ES3034504T3 - Battery pack with efficient cooling path structure and improved safety and vehicle including the same - Google Patents

Battery pack with efficient cooling path structure and improved safety and vehicle including the same

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ES3034504T3
ES3034504T3 ES21796342T ES21796342T ES3034504T3 ES 3034504 T3 ES3034504 T3 ES 3034504T3 ES 21796342 T ES21796342 T ES 21796342T ES 21796342 T ES21796342 T ES 21796342T ES 3034504 T3 ES3034504 T3 ES 3034504T3
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Sung-Hoon Woo
Young-Il Yoon
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Abstract

La presente invención proporciona un paquete de baterías que comprende: módulos de batería con un disipador de calor; una carcasa que incluye un panel de suelo y una placa base dispuesta bajo el panel de suelo, donde el panel de suelo tiene una superficie superior donde se colocan los módulos de batería y una superficie inferior con canales de refrigerante para suministrar o descargar refrigerante a los disipadores de calor de los módulos de batería; tuberías de suministro de refrigerante que se comunican selectivamente con los canales, respectivamente, se conectan a la superficie superior del panel de suelo y están dispuestas a lo largo de la línea lateral derecha del panel de suelo; y una tubería de descarga de refrigerante dispuesta a lo largo de la línea lateral izquierda del panel de suelo, donde cada canal de refrigerante tiene un extremo inferior fijado a la placa base. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Paquete de baterías con estructura de trayectoria de enfriamiento eficiente y seguridad mejorada y vehículo que incluye el mismo
Sector de la técnica
La presente descripción se refiere a un paquete de baterías y, más particularmente, a un paquete de baterías al cual se aplica una estructura de montaje para una configuración de trayectoria de enfriamiento eficiente y suministro y descarga de refrigerante estable.
La presente solicitud reivindica prioridad con respecto a la Solicitud de Patente Coreana n.° 10-2020-0052833 presentada el 29 de abril de 2020 en la República de Corea.
Antecedentes de la invención
Las baterías secundarias que son fáciles de aplicar según los grupos de producto y tienen características eléctricas como, por ejemplo, alta densidad energética, se aplican comúnmente no solo a dispositivos portátiles, sino también a vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés) o vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés) accionados por fuentes de accionamiento eléctricas, y dispositivos de almacenamiento eléctrico. Las baterías secundarias están llamando la atención como nueva fuente de energía para mejorar la compatibilidad con el medioambiente y la eficiencia energética en cuanto a que no generan ningún subproducto a partir del uso de energía, además de la ventaja principal de reducir drásticamente el uso de combustibles fósiles.
Un paquete de baterías aplicado a un vehículo eléctrico o similar tiene una estructura en la que múltiples conjuntos de celdas que tienen múltiples celdas unitarias están conectados en serie para obtener un rendimiento alto. Además, la celda unitaria se puede cargar y descargar de manera repetida mediante una reacción electroquímica entre componentes, incluidos colectores de corriente de electrodos positivos y negativos, un separador, un material activo, un electrolito y similar.
Mientras tanto, como la necesidad de una estructura de gran capacidad, incluido su uso como fuente de almacenamiento de energía, ha aumentado recientemente, está aumentando la demanda de un paquete de baterías que tenga una estructura multimódulo en la que estén agrupados múltiples módulos de batería, cada uno con múltiples baterías secundarias conectadas en serie y/o en paralelo.
Es importante que el paquete de baterías con una estructura multimódulo aplicada a un vehículo eléctrico esté diseñado para tener una densidad energética por unidad de volumen tan alta como sea posible debido a la restricción de un espacio de instalación dentro del vehículo y mayormente para disipar de manera fácil el calor generado por los módulos de batería dispuestos de manera intensiva. Entre los varios métodos de disipación de calor generado por el módulo de batería, se usa ampliamente un método de enfriamiento de agua indirecto según se describe en el documento KR 10-2015-0100365 A o el documento KR 10-2018-0081996 A.
Al ver la configuración de enfriamiento del paquete de baterías enfriado por agua indirecta según la técnica anterior, se acopla un disipador térmico a una superficie superior de una bandeja que forma una superficie inferior de una caja de paquete, se interpone una almohadilla térmica en el disipador térmico, y luego se monta un módulo de batería sobre la almohadilla térmica de manera que el calor del módulo de batería se disipe al exterior a través de la almohadilla térmica y del disipador térmico.
Sin embargo, el paquete de baterías según la técnica anterior según se describe en el documento KR 10-2015 0100365 A o en el documento KR 10-2018-0081996 A puede no ser fácil de montar debido a que aumenta el número de componentes y estructuras de fijación necesarios para fijar el disipador térmico a la superficie superior de la bandeja y la disposición de una manguera de entrada y una manguera de salida para suministrar un refrigerante al disipador térmico es difícil.
Además, incluso si el disipador térmico se fija a la bandeja con un remache o similar, la superficie inferior completa del disipador térmico no está completamente adherida a la superficie superior de la bandeja, por lo que existe un espacio entre ellas. Por este motivo, si se aplica un impacto externo a la bandeja de manera que vibre la bandeja, el disipador térmico se puede dañar. Si esta situación continúa, puede generarse una grieta en el disipador térmico, lo cual deriva en una fuga de refrigerante.
Por consiguiente, existe una demanda de desarrollo de un paquete de baterías que tenga una nueva configuración de enfriamiento que pueda complementar los problemas del paquete de baterías enfriado por agua según la técnica anterior.
Técnica anterior adicional se describe en los documentos CN 210092152 U y WO 2019/221376 A1.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente descripción está diseñada a resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente descripción está dirigida a proveer un paquete de baterías capaz de reducir el número de componentes de enfriamiento incluidos en una carcasa de paquete y de simplificar el proceso de montaje al utilizar una configuración de trayectoria de enfriamiento eficiente.
Además, la presente descripción tiene como objeto integrar una configuración de trayectoria de enfriamiento que tenga una disposición fácil y excelente durabilidad en la carcasa de paquete de manera estable.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente descripción se pueden comprender a partir de la siguiente descripción detallada y se volverán aparentes de forma más completa a partir de las realizaciones a modo de ejemplo de la presente descripción. Asimismo, se comprenderá fácilmente que los objetos y las ventajas de la presente descripción pueden conseguirse a través de los medios que se muestran en las reivindicaciones anexas y combinaciones de las mismas.
Solución técnica
Según la invención reivindicada en la presente memoria, se provee un paquete de baterías, que comprende: módulos de batería provistos de un disipador térmico; una carcasa de paquete que incluye un panel de suelo que tiene una superficie superior sobre la que se colocan los módulos de batería y una superficie inferior en la que se proveen canales de refrigerante para suministrar y descargar un refrigerante hacia/desde el disipador térmico de los módulos de batería, y una placa de base dispuesta debajo del panel de suelo en capas; y un tubo de suministro de refrigerante configurado para comunicarse de manera selectiva con los canales de refrigerante y acoplarse a una superficie superior del panel de suelo y disponerse a lo largo de una línea lateral derecha del panel de suelo; y un tubo de descarga de refrigerante configurado para comunicarse de manera selectiva con los canales de refrigerante y acoplarse a la superficie superior del panel de suelo y disponerse a lo largo de una línea lateral izquierda del panel de suelo, en donde los canales de refrigerante tienen un extremo inferior acoplado de manera fija a la placa de base, y en donde los canales de refrigerante están provistos en una forma de tubo rectangular para extenderse de la línea lateral derecha a la línea lateral izquierda, y el extremo inferior del canal de refrigerante en forma de tubo rectangular se une a la placa de base mediante soldadura por fricción-agitación.
El panel de suelo puede incluir además un miembro de soporte formado en la superficie inferior del panel de suelo para sobresalir tanto como el espesor del canal de refrigerante.
El miembro de soporte puede tener una sección longitudinal en forma de '1' para extenderse de la línea lateral derecha a la línea lateral izquierda.
El disipador térmico puede estar configurado como una placa inferior del módulo de batería.
Los canales de refrigerante pueden incluir un primer canal de refrigerante configurado para introducir un refrigerante en un módulo de batería y un segundo canal de refrigerante configurado para descargar un refrigerante de un módulo de batería, y el primer canal de refrigerante y el segundo canal de refrigerante pueden estar provistos en múltiples pares, y los múltiples pares de primeros canales de refrigerante y segundos canales de refrigerante pueden disponerse en intervalos de patrones predeterminados a lo largo de una dirección frontal y posterior de la carcasa de paquete.
El intervalo entre el primer canal de refrigerante y el segundo canal de refrigerante provistos en un par puede ser más pequeño que el ancho del módulo de batería.
En un área central del panel de suelo, se pueden proveer dos puertos de inyección para un primer canal de refrigerante y se proveen dos puertos de descarga para un segundo canal de refrigerante.
Los módulos de batería pueden disponerse de manera que dos módulos de batería se enfrenten entre sí, respectivamente, y dos módulos de batería enfrentados entre sí pueden estar configurados de manera que un refrigerante se suministre a los mismos a través de uno de los dos puertos de inyección, respectivamente, y que un refrigerante se descargue de los mismos a través de uno de los dos puertos de descarga, respectivamente.
La carcasa de paquete puede además incluir una estructura frontal que forma una pared frontal, una estructura posterior que forma una pared posterior, una estructura lateral derecha que forma una pared derecha y una estructura lateral izquierda que forma una pared izquierda, que están acopladas verticalmente al panel de suelo, respectivamente.
La estructura lateral derecha puede incluir una primera membrana de protección de tubo configurada para cubrir el tubo de suministro de refrigerante, y la estructura lateral izquierda puede incluir una segunda membrana de protección de tubo configurada para cubrir el tubo de descarga de refrigerante.
La primera membrana de protección de tubo puede incluir una primera placa horizontal dispuesta en el tubo de suministro de refrigerante y una primera placa vertical doblada en un extremo de la primera placa horizontal para extenderse hacia abajo de manera que una línea de extremo de la primera placa vertical esté soldada al panel de suelo, y la segunda membrana de protección de tubo pueda incluir una segunda placa horizontal dispuesta en el tubo de descarga de refrigerante y una segunda placa vertical formada en un extremo de la segunda placa horizontal para extenderse hacia abajo de manera que una línea de extremo de la segunda placa vertical esté soldada al panel de suelo.
Al menos un lado de los módulos de batería puede estar sujeto a la primera placa horizontal o a la segunda placa horizontal mediante un perno.
El panel de suelo, la estructura frontal, la estructura posterior, la estructura lateral derecha y la estructura lateral izquierda pueden ser una estructura de aluminio extruido, respectivamente.
Mientras tanto, en otro aspecto de la presente descripción, se puede proveer un vehículo, que comprende el paquete de baterías descrito anteriormente.
Efectos ventajosos
Según una realización de la presente descripción, es posible proveer un paquete de baterías capaz de reducir el número de componentes de enfriamiento incluidos en la carcasa de paquete y de simplificar el proceso de montaje al utilizar una configuración de trayectoria de enfriamiento eficiente.
Más específicamente, debido a que el paquete de baterías de la presente descripción incluye módulos de batería integrados con un disipador térmico como, por ejemplo, una placa de enfriamiento y una carcasa de paquete que tiene canales de refrigerante para suministrar o descargar un refrigerante a/de los módulos de batería, se reduce el número de componentes de un dispositivo de enfriamiento o el número de componentes para fijarlos para su instalación dentro de la carcasa de paquete, simplificando así en gran medida el proceso de montaje, en comparación con la técnica anterior.
Además, en el paquete de baterías de la presente descripción, debido a que los canales de refrigerante se conectan a la placa de base y la estructura de trayectoria de enfriamiento está diseñada de manera estable, la fiabilidad de la función de enfriamiento se puede mantener incluso en caso de impacto o vibración.
Otros efectos de la presente descripción se pueden comprender a partir de la siguiente descripción y se comprenderán más claramente a partir de las realizaciones de la presente descripción.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en perspectiva esquemática que muestra un paquete de baterías según una realización de la presente descripción.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva despiezada que muestra de manera esquemática el paquete de baterías de la FIG. 1.
La FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra una carcasa de paquete en la que se colocan los módulos de batería de la FIG. 2.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva despiezada que muestra la carcasa de paquete de la FIG. 3.
La FIG. 5 es una vista en perspectiva montada que muestra la carcasa de paquete de la FIG. 4.
La FIG. 6 es un diagrama que muestra una superficie superior de un panel de suelo de la FIG. 4.
La FIG. 7 es un diagrama que muestra una superficie inferior del panel de suelo de la FIG. 6.
La FIG. 8 es un diagrama que muestra un estado donde una placa de base está soldada al panel de suelo de la FIG.
7.
La FIG. 9 es una vista en sección parcial que muestra la carcasa de paquete según una realización de la presente descripción.
La FIG. 10 es una vista en perspectiva seccionada que muestra la carcasa de paquete, tomada a lo largo de la línea I- I' de la FIG. 5.
La FIG. 11 es una vista en perspectiva seccionada que muestra la carcasa de paquete, tomada a lo largo de la línea II- II' de la FIG. 5.
La FIG. 12 es una vista seccionada, tomada a lo largo de la línea III-III' de la FIG. 3.
Realización preferente de la invención
De aquí en adelante, realizaciones preferidas de la presente descripción se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos. Antes de la descripción, se ha de comprender que los términos utilizados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas no deben ser interpretados como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse según los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente descripción sobre la base del principio de que el inventor puede definir términos apropiadamente para una mejor explicación. Por lo tanto, la descripción propuesta en la presente memoria es solo un ejemplo preferible a efectos ilustrativos únicamente, que no pretende limitar el alcance de la descripción, por lo que se debe comprender que se pueden realizar otras equivalentes y modificaciones a la misma sin apartarse del alcance de la descripción.
La FIG. 1 es una vista en perspectiva esquemática que muestra un paquete de baterías según una realización de la presente descripción, la FIG. 2 es una vista en perspectiva despiezada que muestra de manera esquemática el paquete de baterías de la FIG. 1, y la FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra una carcasa de paquete en la que se colocan los módulos de batería de la FIG. 2.
Con referencia a estos dibujos, un paquete 10 de baterías según una realización de la presente descripción incluye múltiples módulos 100 de batería, un conjunto 200 de componentes eléctricos, una carcasa 300 de paquete, y una cubierta 600 de paquete.
El módulo 100 de batería puede incluir un conjunto de celdas (no se muestra) formado al apilar múltiples celdas de batería (no se muestra), una caja 110 de módulo para alojar el conjunto de celdas, y un disipador 130 térmico (es preciso ver la FIG. 12).
Por ejemplo, se puede utilizar una batería secundaria tipo bolsa como la celda de batería, y las baterías secundarias tipo bolsa se pueden configurar para erigirse verticalmente de manera que sus superficies anchas estén orientadas hacia arriba y hacia abajo, y las baterías secundarias tipo bolsa se pueden apilar en una dirección para formar un conjunto de celdas.
La caja 110 de módulo puede estar configurada en una forma de caja rectangular para rodear el exterior del conjunto de celdas de manera que el conjunto de celdas se pueda guardar en su interior. Para proteger de manera suficiente el conjunto de celdas del hinchamiento de la batería secundaria tipo bolsa y de impactos externos, puede ser preferible que la caja 110 de módulo esté hecha de un material metálico con alta rigidez mecánica.
Un disipador 130 térmico (es preciso ver la FIG. 12) se refiere a un objeto que absorbe calor de otro objeto mediante contacto térmico y disipa el calor, y puede estar provisto en forma de cuerpo con forma de placa con un canal en su interior. El disipador 130 térmico puede estar montado debajo de una placa inferior, que es parte de la caja 110 de módulo, o puede estar provisto para servir como placa inferior de la caja 110 de módulo en sí misma para integrarse con el módulo 100 de batería.
Cuando el módulo 100 de batería se coloca en una superficie superior de un panel 311 de suelo, explicado más adelante, el disipador 130 térmico puede tener una entrada conectada de manera vertical a cualquiera de los canales 313A, 313B de refrigerante y una salida conectada de manera vertical al otro canal 313<a>, 313B de refrigerante.
Como se describirá en detalle más adelante, un refrigerante puede absorber calor de las celdas de batería mientras circula a lo largo del canal formado dentro del disipador 130 térmico a través de la entrada del disipador 130 térmico en cualquiera de los canales 313A, 313B de refrigerante, y descargar el calor fuera del disipador 130 de calor a través de la salida del disipador 130 térmico a lo largo del otro de los canales 313A, 313B de refrigerante.
Mientras tanto, con el fin de aumentar la capacidad y el rendimiento del paquete 10 de baterías, se requiere un gran número de módulos 100 de batería y, por consiguiente, aumenta el número de partes como, por ejemplo, barras colectoras intermedias para cableado entre los módulos 100 de batería, mazo de cables para transmitir datos de tensión y datos de temperatura de cada módulo 100 de batería a un BMS (sistema de gestión de batería, BSM, por sus siglas en inglés), conectores o similares.
El paquete 10 de baterías de esta realización adopta un módulo 100 de batería de gran capacidad cuyo tamaño es de 2 a 4 veces más grande que un módulo 100 de batería general existente, y comparado con el paquete de baterías convencional que tiene la misma capacidad y rendimiento, el número total de módulos 100 de batería montados en la carcasa 300 de paquete es pequeño. En otras palabras, al aumentar la capacidad del módulo 100 de batería de manera que se monte un número menor de módulos 100 de batería de gran capacidad en la carcasa 300 de paquete, se puede reducir el número de partes como, por ejemplo, barras colectoras intermedias, mazo de cables y conectores.
Además, en el paquete 10 de baterías de la presente descripción en el que se montan módulos 100 de batería de gran capacidad, la ocupación del espacio ocupado puramente por celdas de batería puede aumentarse más que la ocupación del espacio ocupado por las cajas 110 de módulo y sus accesorios dentro de la carcasa 300 de paquete, en comparación con un paquete 10 de baterías convencional en el que se montan módulos 100 de batería generales y, por lo tanto, hay una ventaja en cuanto a que la densidad energética por unidad de volumen puede mejorarse significativamente.
Como referencia, el módulo 100 de batería de gran capacidad de esta realización puede incluir aproximadamente 48 celdas largas por unidad. Como referencia, el módulo 100 de batería existente al cual se aplican baterías secundarias tipo bolsa tiene un ancho (en una dirección de apilamiento de las celdas de bolsa) de alrededor de 150 mm a 250 mm, pero el módulo 100 de batería de gran capacidad según esta realización tiene un ancho de alrededor de 800 mm.
El conjunto 200 de componentes eléctricos puede incluir un dispositivo de relé, un sensor de corriente, un fusible, un BMS, un MSD (seccionador de servicio manual, MSD, por sus siglas en inglés), y similares. El dispositivo de relé es un componente de conmutación que abre y cierra de manera selectiva un trayectoria de carga/descarga a través de la cual fluye corriente, y puede bloquear el flujo de una corriente de carga/descarga cuando ocurre una situación anormal en el paquete 10 de baterías. El BMS se refiere a un sistema de gestión de batería que controla en general la operación de carga/descarga de los módulos 100 de batería, y puede considerarse como un componente que normalmente se incluye en el paquete 10 de baterías. Además, el MSD (seccionador de servicio manual) es un sistema que corta de manera selectiva la potencia de una batería de alta tensión mediante un método físico, y cuando es necesario, el MSD desconecta un enchufe de servicio para cortar la potencia.
El conjunto 200 de componentes eléctricos según lo indicado puede estar empaquetado para no estar expuesto al exterior mediante la carcasa 300 de paquete y la cubierta 600 de paquete junto con los módulos 100 de batería. La carcasa 300 de paquete provee un espacio para alojar los módulos 100 de batería y el conjunto 200 de componentes eléctricos en su interior, y puede considerarse como una estructura que incluye un soporte 332 o estructuras 343, 353 de montaje que se acoplarán a la carrocería de un vehículo.
La carcasa 300 de paquete provee un soporte mecánico a los módulos 100 de batería y al conjunto 200 de componentes eléctricos y los protege de impactos externos, por lo que la carcasa 300 de paquete está preferiblemente hecha de un material metálico con gran rigidez.
De manera específica, como se muestra en las FIGS. 4 y 5, la carcasa 300 de paquete según esta realización puede incluir una estructura 310 inferior provista en una forma de placa amplia sobre la que se pueden colocar los módulos 100 de batería, así como una estructura 320 frontal, una estructura 330 posterior, una estructura 340 lateral derecha y una estructura 350 lateral izquierda acopladas de manera vertical a lo largo de un borde de la estructura 310 inferior para formar paredes, y vigas 360 transversales acopladas a ambos extremos de la estructura 340 lateral derecha y de la estructura 350 lateral izquierda.
La estructura 310 inferior, la estructura 320 frontal, la estructura 330 posterior, la estructura 340 lateral derecha, la estructura 350 lateral izquierda y la viga 360 transversal son una estructura de aluminio extruido, respectivamente, y la carcasa 300 de paquete puede estar hecha mediante estructuras soldadas y remachadas.
Por ejemplo, las estructuras están fabricadas al extruir aluminio con espacios vacíos y nervaduras mezcladas en su interior, y las estructuras están soldadas para formar la carcasa 300 de paquete, reduciendo así el peso de la carcasa 300 de paquete y manteniendo la rigidez mecánica en un nivel fiable o superior.
Mientras tanto, los canales 313A, 313B de refrigerante están integrados en la estructura 310 inferior que constituye la carcasa 300 de paquete de la presente descripción. A continuación, se describirá en detalle la configuración de la estructura 310 inferior.
La estructura 310 inferior según la presente descripción puede estar provista en una estructura de doble capa que incluye un panel 311 de suelo y una placa 317 de base. Por ejemplo, la placa 317 de base se forma debajo del panel 311 de suelo en capas, y el panel 311 de suelo y la placa 317 de base se pueden proveer para tener la misma área. Como se muestra en las FIGS. 6 y 7, el panel 311 de suelo incluye una superficie superior sobre la que se pueden colocar los módulos 100 de batería, los canales 313A, 313B de refrigerante para suministrar o descargar un refrigerante al/del disipador 130 térmico de los módulos 100 de batería, y una superficie inferior sobre la que se forma un miembro 315 de soporte para mantener un intervalo entre capas con la placa 317 de base.
La superficie superior del panel 311 de suelo se forma con una superficie plana y ancha de manera que los múltiples módulos 100 de batería puedan disponerse en una matriz en el mismo plano, y la superficie inferior del panel 311 de suelo puede configurarse de manera que los canales 313A, 313B de refrigerante y los miembros 315 de soporte sobresalgan en una forma de tubo o barra para formar un patrón convexo.
Los canales 313A, 313B de refrigerante se proveen en una forma de tubo rectangular que se extiende de una línea lateral derecha a una línea lateral izquierda (en la dirección del eje Y) del panel de suelo. Los canales 313A, 313B de refrigerante sirven como pasos para guiar el flujo del refrigerante del lado izquierdo al lado derecho del panel de suelo o del lado derecho al lado izquierdo del panel de suelo.
Además, los canales 313A, 313B de refrigerante se configuran de manera que sus extremos inferiores se acoplan de manera fija a la placa 317 de base. Con referencia a las FIGS. 8 a 9, en esta realización, las superficies inferiores de los canales 313A, 313B de refrigerante se proveen en una forma de tubo rectangular y la placa 317 de base se coloca para que esté superpuesta y luego se unan entre sí mediante soldadura W por fricción-agitación.
Por ejemplo, incluso si hay un pequeño espacio entre los canales 313A, 313B de refrigerante y la placa 317 de base, existe el riesgo de que los canales 313A, 313B de refrigerante puedan golpearse de manera continua y dañarse cuando la placa 317 de base vibra. Por consiguiente, en la presente descripción, con el fin de evitar esta situación, los canales 313A, 313B de refrigerante y la placa 317 de base se unen de manera que los canales 313A, 313B de refrigerante no se golpeen cuando la placa 317 de base vibra.
Como referencia, el panel 311 de suelo que incluye los canales 313A, 313B de refrigerante puede estar fácilmente dividido en 4 partes para una extrusión fácil del aluminio, y la placa 317 de base correspondiente a un extremo inferior de la carcasa 300 de paquete puede estar hecha de una placa de acero para maximizar la rigidez.
En general, los diferentes tipos de metales como, por ejemplo, aluminio y acero, son difíciles de fijar entre sí y con frecuencia se unen utilizando un remache. Sin embargo, la superficie unida sin un remache puede flotar, lo cual resulta en un contacto incompleto. Con el fin de resolver el problema del método de remache, en esta realización, se utiliza la soldadura por fricción-agitación de manera que los canales 313A, 313B de refrigerante estén completamente unidos a la placa 317 de base a lo largo de una dirección de extensión de los mismos.
En otras palabras, después de que las superficies inferiores de los canales 313A, 313B de refrigerante se superponen con la placa 317 de base, la placa 317 de base puede prensarse, rotar o presurizarse al empujar una herramienta de manera que se unan los canales 313A, 313B de refrigerante y la placa 317 de base. Es decir, al exceder la presión un límite determinado, la placa 317 de base y las superficies inferiores de los canales 313A, 313B de refrigerante se transforman como un líquido desde un estado sólido, de manera que los dos metales se fijan entre sí.
La soldadura por fricción-agitación no requiere un material de soldadura separado y es muy amigable con el medioambiente debido a que no se generan rayos dañinos ni gases dañinos.
El miembro 315 de soporte tiene una sección longitudinal en forma de '1' para extenderse de la línea lateral derecha a la línea lateral izquierda en paralelo con los canales 313A, 313B de refrigerante, y la soldadura por fricciónagitación también puede aplicarse tanto a la placa 317 de base como a los canales 313A, 313B de refrigerante. De esta manera, el panel 311 de suelo y la placa 317 de base pueden acoplarse de manera fija y firme para formar la estructura 310 inferior.
Con referencia a las FIGS. 10 a 12 junto con las FIGS. 6 y 7, el paquete 10 de baterías según la presente descripción incluye además un tubo 400 de suministro de refrigerante para suministrar un refrigerante a los canales 313A, 313B de refrigerante, y un tubo 500 de descarga de refrigerante para descargar un refrigerante de los canales 313A, 313B de refrigerante.
El tubo 400 de suministro de refrigerante puede estar acoplado a la superficie superior del panel 311 de suelo y puede estar dispuesta a lo largo de la línea lateral derecha del panel 311 de suelo. Además, se puede exponer un puerto 410 de entrada del tubo 400 de suministro de refrigerante fuera de la carcasa 300 de paquete a través de la estructura 320 frontal, y se inyecta un refrigerante en el puerto 410 de entrada del tubo 400 de suministro de refrigerante desde el exterior para que fluya hacia la carcasa 300 de paquete.
El tubo 400 de suministro de refrigerante puede estar cubierto por la estructura 340 lateral derecha mientras que la estructura 340 lateral derecha está siendo acoplada al panel 311 de suelo. Con este fin, la estructura 340 lateral derecha puede incluir una primera membrana 341 de protección de tubo provista para cubrir el tubo 400 de suministro de refrigerante. Con referencia a la FIG. 10, la primera membrana 341 de protección de tubo puede incluir una primera placa 341a horizontal dispuesta en el tubo 400 de suministro de refrigerante y una primera placa 341b vertical doblada en un extremo de la primera placa 341a horizontal para extenderse hacia abajo de manera que una línea de extremo de la misma se acople al panel 311 de suelo.
La primera membrana 341 de protección de tubo puede estar configurada de manera que la primera placa 341a horizontal y la primera placa 341b vertical estén alargadas a lo largo de la línea lateral derecha del panel 311 de suelo para cubrir el tubo 400 de suministro de refrigerante completo. Además, la línea de extremo de la primera placa 341b vertical está soldada al panel 311 de suelo, de manera que, incluso cuando se fuga refrigerante del tubo 400 de suministro de refrigerante, el refrigerante no fluye hacia fuera a la superficie superior del panel 311 de suelo, evitando así un cortocircuito accidental.
Asimismo, la primera placa 341a horizontal puede utilizarse como un lugar para fijar el módulo 100 de batería. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 12, el módulo 100 de batería puede incluir un bloque 120 de sujeción configurado para sobresalir de la caja de módulo y provisto para que el perno B se inserte en su interior en una dirección vertical. El bloque 120 de sujeción puede estar provisto a una altura capaz de ser colocado en la superficie superior de la primera placa 341a horizontal dentro del módulo 100 de batería. Los módulos 100 de batería pueden estar fijados a la estructura 340 lateral derecha al sujetar el perno B al bloque 120 de sujeción colocado en la primera placa 341a horizontal.
El tubo 500 de descarga de refrigerante puede estar acoplado a la superficie superior del panel 311 de suelo y puede proveerse para estar dispuesto a lo largo de la línea lateral izquierda del panel 311 de suelo.
Se puede proveer un puerto 510 de salida del tubo 500 de descarga de refrigerante para estar expuesto fuera de la carcasa 300 de paquete a través de la estructura 320 frontal. El refrigerante dentro de la carcasa 300 de paquete puede salir al exterior hacia la estructura 320 frontal a través del puerto 510 de salida del tubo 500 de descarga de refrigerante.
De manera similar al tubo 400 de suministro de refrigerante descrito arriba, el tubo 500 de descarga de refrigerante puede estar cubierto por la estructura 350 lateral izquierda para no estar expuesto al exterior mientras la estructura 350 lateral izquierda se está acoplando al panel 311 de suelo.
Con este fin, la estructura 350 lateral izquierda puede incluir una segunda membrana 351 de protección de tubo provista para cubrir el tubo 500 de descarga de refrigerante. La segunda membrana 351 de protección de tubo puede incluir una segunda placa 351a horizontal dispuesta en el tubo 500 de descarga de refrigerante y una segunda placa 351b vertical doblada en un extremo de la segunda placa 351a horizontal para extenderse hacia abajo de manera que una línea de extremo de la misma se suelde al panel 311 de suelo.
Es decir, la segunda membrana 351 de protección de tubo puede estar provista de manera simétrica con la primera membrana 341 de protección de tubo descrita arriba, y desempeña el papel de protección del tubo 500 de descarga de refrigerante contra impactos externos y evita un cortocircuito accidental al bloquear un refrigerante para que no fluya fuera de la superficie superior del panel 311 de suelo incluso si se fuga el refrigerante.
Además, la segunda placa 351a horizontal puede estar empernada al bloque 120 de sujeción del módulo 100 de batería, similar a la primera placa 341a horizontal descrita arriba, para fijar el módulo 100 de batería.
A continuación, la estructura de trayectoria de enfriamiento del paquete 10 de baterías según la presente descripción se describirán en mayor detalle con referencia a las FIGS. 6 y 7 y a las FIGS. 10 a 12 nuevamente.
Los canales 313A, 313B de refrigerante pueden estar dispuestos para estar separados unos de otros según el siguiente patrón a lo largo de la dirección frontal y posterior (dirección del eje X) de la carcasa 300 de paquete. Con referencia a las FIGS. 6 y 7, los canales 313A, 313B de refrigerante se pueden clasificar en un primer canal 313A de refrigerante, que es el canal 313A, 313B de refrigerante para introducir un refrigerante en cualquier módulo 100 de batería, y un segundo canal 313B de refrigerante, que es el canal 313A, 313B de refrigerante para descargar un refrigerante de cualquier módulo 100 de batería. El primer canal 313A de refrigerante y el segundo canal 313B de refrigerante se pueden proveer en múltiples pares. Puede determinarse que el intervalo entre el par del primer canal de 313A de refrigerante y el segundo canal 313B de refrigerante sea menor que el ancho del módulo 100 de batería. En esta realización, se proveen tres pares de canales 313A, 313B de refrigerante en la superficie inferior del panel 311 de suelo en el patrón descrito anteriormente.
El tubo 400 de suministro de refrigerante y el tubo 500 de descarga de refrigerante están conectados para comunicarse de manera selectiva con los canales 313A, 313B de refrigerante.
Más específicamente, el tubo 400 de suministro de refrigerante está conectado para comunicarse con los primeros canales 313A de refrigerante, y el tubo 500 de descarga de refrigerante está conectado para comunicarse con los segundos canales 313B de refrigerante.
En este punto, el tubo 400 de suministro de refrigerante y el primer canal 313A de refrigerante pueden estar conectados mediante un conector 420 de tubo, respectivamente. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 10, se puede proveer un orificio en una dirección vertical en un borde derecho del primer canal 313A de refrigerante, y un conector 420 de tubo puede interponerse entre el orificio y el tubo 400 de suministro de refrigerante. El tubo 500 de descarga de refrigerante puede estar conectado para comunicarse solo con los segundos canales 313B de refrigerante de la misma manera que el tubo 400 de suministro de refrigerante.
Según esta configuración, el refrigerante que fluye en el tubo 400 de suministro de refrigerante puede moverse solo a los primeros canales 313A de refrigerante, y el refrigerante que fluye en el segundo canal 313B de refrigerante puede moverse solo al tubo 500 de descarga de refrigerante.
Con referencia a las FIGS. 6 y 11, en un área central del panel 311 de suelo, se pueden proveer dos puertos P1 de inyección para un primer canal 313A de refrigerante, y se pueden proveer dos puertos P2 de descarga para un segundo canal 313B de refrigerante.
El puerto P1 de inyección tiene una forma de orificio que se comunica verticalmente con el espacio interior del primer canal 313A de refrigerante, y se puede proveer un material de sellado alrededor del orificio. Uno de los dos puertos P1 de inyección puede posicionarse en un lado derecho respecto de una línea central (virtual) en la dirección frontal y posterior del panel 311 de suelo, y el otro puede posicionarse en un lado izquierdo.
El puerto P2 de descarga se puede proveer en la misma estructura que el puerto P1 de inyección para comunicarse con el espacio interior del segundo canal 313B de refrigerante en una dirección vertical. Por lo tanto, el puerto P1 de inyección y el puerto P2 de descarga se proveen de manera alterna a lo largo de la dirección frontal y posterior (dirección del eje X) del panel 311 de suelo.
Es decir, en esta realización, se proveen seis puertos P1 de inyección y seis puertos P2 de descarga en la superficie superior del panel 311 de suelo, y se proveen de manera alterna dos puertos P1 de inyección y dos puertos P2 de descarga en la dirección frontal y posterior (dirección del eje X), repetidamente.
Además, se proveen en total seis módulos 100 de batería según esta realización (es preciso ver la FIG. 3), y estos están dispuestos en dos filas y tres columnas de manera que dos módulos 100 de batería se miran entre sí según la línea central del panel 311 de suelo.
La superficie inferior de cada módulo 100 de batería incluye un disipador 130 térmico, el disipador 130 térmico puede tener una entrada y una salida (no se muestran) separadas entre sí en la dirección de ancho del módulo 100 de batería para insertarse verticalmente en el puerto P1 de inyección y el puerto P2 de descarga del panel 311 de suelo.
Cada uno de dos módulos 100A, 100B de batería dispuestos para enfrentarse entre sí puede recibir un refrigerante a través de uno de dos puertos P1 de inyección que se comunica con el mismo primer canal 313A de refrigerante y descargar un refrigerante a través de uno de dos puertos P2 de descarga que se comunica con el mismo segundo canal 313B de refrigerante.
En otras palabras, como se muestra en la FIG. 12, el refrigerante que fluye a través del tubo 400 de suministro de refrigerante puede estar ramificado en tres primeros canales 313A de refrigerante e introducirse en el disipador 130 térmico del módulo 100 de batería a través del puerto P1 de inyección. Además, el refrigerante que absorbe calor del disipador térmico puede descargase en el segundo canal 313B de refrigerante a través del puerto P2 de descarga. Es decir, los seis módulos 100 de batería se colocan en el panel 311 de suelo de manera que la entrada y salida (no se muestran) de cada disipador 130 térmico estén conectadas al puerto P1 de inyección y al puerto P2 de descarga del panel 311 de suelo. Por consiguiente, para todos los seis módulos de batería, las celdas de batería alojadas en su interior pueden enfriarse mediante un refrigerante que fluye en el orden de tubo 400 de suministro de refrigerante —► el primer canal 313A de refrigerante -► cada módulo 100 de batería -► el segundo canal 313B de refrigerante -►el tubo 500 de descarga de refrigerante.
Como se describe anteriormente, en el paquete 10 de baterías de la presente descripción, los canales 313A, 313B de refrigerante, el puerto P1 de inyección y el puerto P2 de descarga capaces de suministrar un refrigerante a los módulos 100 de batería o de descargar un refrigerante de los módulos 100 de batería se integran en el panel 311 de suelo, y el disipador 130 térmico se integra con el módulo 100 de batería. El paquete 10 de baterías de la presente descripción configurado como se indica anteriormente no tiene otras partes de enfriamiento que deban fijarse o instalarse en la carcasa 300 de paquete, excepto por el tubo 400 de suministro de refrigerante y el tubo 500 de descarga de refrigerante, para que el proceso de montaje del paquete 10 de baterías pueda simplificarse de manera significativa en comparación con la técnica anterior.
Además, el tubo 400 de suministro de refrigerante y el tubo 500 de descarga de refrigerante están cubiertos y protegidos por la estructura 340 lateral derecha y la estructura 350 lateral izquierda, respectivamente, y los canales 313A, 313B de refrigerante se unen a la placa 317 de base mediante soldadura por fricción-agitación, de manera que la trayectoria de enfriamiento se puede mantener estable en caso de impactos o vibraciones.
Mientras tanto, el paquete 10 de baterías según la presente descripción puede incluirse como una fuente de potencia de energía de un vehículo como, por ejemplo, un vehículo eléctrico o un vehículo eléctrico híbrido. Es decir, el vehículo según la presente descripción puede incluir el paquete 10 de baterías descrito anteriormente.
La presente descripción se ha descrito en detalle. Sin embargo, se ha de comprender que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la descripción, se dan solo a efectos ilustrativos, debido a que varios cambios y modificaciones dentro del alcance de la descripción serán aparentes para las personas con experiencia en la técnica a partir de esta descripción detallada.
Mientras tanto, cuando en la memoria descriptiva se utilizan los términos que indican las direcciones arriba, abajo, izquierda y derecha, es obvio para las personas con experiencia en la técnica que estos simplemente representan ubicaciones relativas en aras de la explicación y pueden variar según la ubicación de un observador o de un objeto a ser observado.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un paquete (10) de baterías, que comprende:
módulos (100) de batería provistos de un disipador (130) térmico;
una carcasa (300) de paquete que incluye un panel (311) de suelo que tiene una superficie superior sobre la que se colocan los módulos (100) de batería y una superficie inferior en la que se proveen canales (313A, 313B) de refrigerante para suministrar y descargar un refrigerante al/del disipador (130) térmico de los módulos (100) de batería, y una placa (317) de base dispuesta debajo del panel (311) de suelo en capas; y un tubo (400) de suministro de refrigerante configurado para comunicarse de manera selectiva con los canales (313A, 313B) de refrigerante y acoplarse a una superficie superior del panel (311) de suelo y disponerse a lo largo de una línea lateral derecha del panel (311) de suelo; y
un tubo (500) de descarga de refrigerante configurado para comunicarse de manera selectiva con los canales (313A, 313B) de refrigerante y acoplarse a la superficie superior del panel (311) de suelo y disponerse a lo largo de una línea lateral izquierda del panel (311) de suelo,
en donde los canales (313A, 313B) de refrigerante tienen un extremo inferior acoplado de manera fija a la placa (317) de base,caracterizado por que
los canales (313A, 313B) de refrigerante se proveen en una forma de tubo rectangular para extenderse de la línea lateral derecha a la línea lateral izquierda, y el extremo inferior del canal (313A, 313B) de refrigerante en una forma de tubo rectangular se une a la placa (317) de base mediante soldadura por fricción-agitación.
2. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1,
en donde el panel (311) de suelo incluye además un miembro (315) de soporte formado en la superficie inferior del panel (311) de suelo para sobresalir tanto como el espesor del canal (313A, 313B) de refrigerante.
3. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 2,
en donde el miembro (315) de soporte tiene una sección longitudinal en forma de '1' para extenderse de la línea lateral derecha a la línea lateral izquierda.
4. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1,
en donde el disipador (130) térmico está configurado como una placa inferior del módulo (100) de batería.
5. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1,
en donde los canales (313A, 313B) de refrigerante incluyen un primer canal (313A) de refrigerante configurado para introducir un refrigerante en un módulo (100) de batería y un segundo canal (313B) de refrigerante configurado para descargar un refrigerante de cualquier módulo (100) de batería, y
el primer canal (313A) de refrigerante y el segundo canal (313B) de refrigerante se proveen en múltiples pares, y los múltiples pares de primeros canales (313A) de refrigerante y segundos canales (313B) de refrigerante se disponen en intervalos de patrones predeterminados a lo largo de una dirección frontal y posterior de la carcasa (300) de paquete.
6. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 5,
en donde el intervalo entre el primer canal (313A) de refrigerante y el segundo canal (313B) de refrigerante provistos en un par es menor que el ancho del módulo (100) de batería.
7. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 5,
en donde en un área central del panel (311) de suelo, se proveen dos puertos (P1) de inyección para un primer canal (313A) de refrigerante, y se proveen dos puertos (P2) de descarga para un segundo canal (313B) de refrigerante.
8. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 7,
en donde los módulos (100) de batería están dispuestos de manera que dos módulos (100A, 100B) de batería se enfrenten entre sí, respectivamente, y
dos módulos (100A, 100B) de batería enfrentados entre sí están configurados de manera que un refrigerante se suministra a los mismos a través de uno de los dos puertos (P1) de inyección, respectivamente, y un refrigerante se descarga de los mismos a través de uno de los dos puertos (P2) de descarga, respectivamente.
9. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1,
en donde la carcasa (300) de paquete incluye además una estructura (320) frontal que forma una pared frontal, una estructura (330) posterior que forma una pared posterior, una estructura (340) lateral derecha que forma una pared derecha y una estructura (350) lateral izquierda que forma una pared izquierda, que están acopladas verticalmente al panel (311) de suelo, respectivamente.
10. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 9,
en donde la estructura (340) lateral derecha incluye una primera membrana (341) de protección de tubo configurada para cubrir el tubo (400) de suministro de refrigerante, y
la estructura (350) lateral izquierda incluye una segunda membrana (351) de protección de tubo configurada para cubrir el tubo (400) de descarga de refrigerante.
11. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 10,
en donde la primera membrana (341) de protección de tubo incluye una primera placa (341a) horizontal dispuesta en el tubo (400) de suministro de refrigerante y una primera placa (341b) vertical doblada en un extremo de la primera placa (341a) horizontal para extenderse hacia abajo de manera que una línea de extremo de la primera placa (341b) vertical se suelde al panel (311) de suelo, y
la segunda membrana (351) de protección de tubo incluye una segunda placa (351a) horizontal dispuesta en el tubo (500) de descarga de refrigerante y una segunda placa (351b) vertical formada en un extremo de la segunda placa (351a) horizontal para extenderse hacia abajo de manera que una línea de extremo de la segunda placa (351b) vertical se suelde al panel (311) de suelo.
12. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 11,
en donde al menos un lado de los módulos (100) de batería se sujeta a la primera placa (341a) horizontal o a la segunda placa (351a) horizontal mediante un perno (B).
13. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 9,
en donde el panel (311) de suelo, la estructura (320) frontal, la estructura (330) posterior, la estructura (340) lateral derecha y la estructura (350) lateral izquierda son estructuras de aluminio extruido, respectivamente.
14. Un vehículo, que comprende el paquete (10) de baterías según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4050719A1 (en) * 2021-02-26 2022-08-31 Polarium Energy Solutions AB A battery device with protection against fire propagation
CN115347293B (zh) * 2021-05-14 2024-07-05 中创新航科技股份有限公司 电池包及车辆
KR102664969B1 (ko) * 2022-01-26 2024-05-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리팩 및 이를 구비한 자동차
KR102676208B1 (ko) 2022-05-16 2024-06-19 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩
KR102868873B1 (ko) * 2022-06-23 2025-10-13 주식회사 동희산업 차량의 배터리팩 냉각구조
CN217753453U (zh) * 2022-08-18 2022-11-08 合众新能源汽车有限公司 车辆底盘及车辆
KR102642027B1 (ko) 2022-08-30 2024-02-28 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
EP4342702A1 (en) * 2022-09-21 2024-03-27 Nemak, S.A.B. de C.V. Vehicular energy storage unit
KR20240053775A (ko) * 2022-10-18 2024-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 개선된 냉각 구조를 갖는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
CN115621614B (zh) * 2022-10-27 2025-06-20 扬州嘉和新能源科技有限公司 一种新能源车用电池包换热器
KR20240079790A (ko) 2022-11-29 2024-06-05 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 블록
CN115764071B (zh) * 2022-12-07 2026-04-07 华为数字能源技术有限公司 一种电池包、储能系统、电站和充电网络
JP7745110B2 (ja) * 2022-12-20 2025-09-26 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーパック
EP4571946A4 (en) * 2022-12-20 2025-08-20 Eve Power Co Ltd BATTERY PACK
FR3148170B1 (fr) * 2023-04-26 2025-03-14 Psa Automobiles Sa Caisson plat de batterie de traction de vehicule equipe d’un couvercle avec nervures de renfort inclinees
KR102792494B1 (ko) * 2023-06-02 2025-04-08 주식회사 엘지에너지솔루션 히트싱크 어셈블리
KR20240173079A (ko) * 2023-06-02 2024-12-10 주식회사 엘지에너지솔루션 히트싱크 어셈블리
CN120500773A (zh) * 2023-07-04 2025-08-15 株式会社Lg新能源 电池组及包括该电池组的车辆
KR20250036485A (ko) * 2023-09-07 2025-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 팩 하우징 및 이를 제조하는 방법
KR20250159487A (ko) * 2024-05-02 2025-11-11 주식회사 엘지에너지솔루션 팩 하우징 및 이를 포함하는 배터리 팩

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008044476A (ja) 2006-08-11 2008-02-28 Calsonic Kansei Corp 車両用バッテリ冷却システム
JP2009301877A (ja) 2008-06-13 2009-12-24 Toyoda Gosei Co Ltd 組電池装置
DE102011082199B4 (de) * 2011-09-06 2021-06-10 Robert Bosch Gmbh Batterie mit Temperiereinheit
US8999548B2 (en) * 2013-03-13 2015-04-07 GM Global Technology Operations LLC Liquid-cooled battery module
KR101579483B1 (ko) 2014-02-25 2015-12-22 엘지전자 주식회사 배터리팩
GB2541203B (en) * 2015-08-11 2019-02-06 Jaguar Land Rover Ltd Apparatus for supporting a battery with integrated cooling channels
DE102015115875B4 (de) * 2015-09-21 2024-06-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlsystem zum Temperieren einer Kraftfahrzeugbatterie sowie Verfahren zum Betrieb einer Batterieanordnung
KR102061745B1 (ko) * 2016-04-25 2020-01-02 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR101947887B1 (ko) * 2017-01-03 2019-02-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 하우징
CN110383526A (zh) * 2017-01-04 2019-10-25 形状集团 节点模块化的车辆电池托盘结构
KR102258818B1 (ko) 2017-01-09 2021-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 간접 냉각 방식의 배터리 팩
KR102740288B1 (ko) 2017-01-12 2024-12-09 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 하우징 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102065099B1 (ko) * 2017-04-04 2020-01-10 주식회사 엘지화학 크래쉬 빔과 배수 구조를 갖는 배터리 팩
KR102256098B1 (ko) * 2017-04-06 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 루버 핀 형상의 열전도 매개체를 구비한 배터리 팩
KR102088477B1 (ko) 2017-05-16 2020-03-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈
US11142058B2 (en) 2017-07-26 2021-10-12 Autotech Engineering S.L. Battery box floor for electric vehicles and corresponding vehicle body
WO2019071013A1 (en) * 2017-10-04 2019-04-11 Shape Corp. BATTERY SUPPORT BOTTOM ASSEMBLY FOR ELECTRIC VEHICLES
CN207368169U (zh) * 2017-10-25 2018-05-15 北京美联桥科技发展有限公司 一种新能源汽车动力电池水冷散热板
KR102002861B1 (ko) * 2017-12-13 2019-07-25 주식회사 세광정밀 배터리팩 냉각을 위한 일체형 수냉식 냉각장치
CN207530085U (zh) * 2017-12-13 2018-06-22 深圳市华新达五金制品有限公司 一种新能源汽车电池的水冷散热器外壳
CN107966056A (zh) * 2017-12-26 2018-04-27 豫新汽车空调股份有限公司 一种带内翅片强化换热的液冷板
EP3759761B1 (en) * 2018-03-01 2026-04-08 Shape Corp. Cooling system integrated with vehicle battery tray
DE102018105526A1 (de) * 2018-03-09 2019-09-12 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Batterieträgers zur Halterung eines elektrischen Batteriemoduls
KR102277035B1 (ko) * 2018-03-21 2021-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
EP3553876B1 (en) * 2018-04-09 2020-07-22 Samsung SDI Co., Ltd. Coolant distributor
DE102018207640A1 (de) * 2018-05-16 2019-11-21 Mahle International Gmbh Kühlstruktur
WO2019221376A1 (ko) * 2018-05-16 2019-11-21 삼성에스디아이 주식회사 일체형 냉매 회로 부재를 갖는 프레임 프로파일을 포함한 전지 팩
KR102643493B1 (ko) 2018-06-28 2024-03-04 현대자동차주식회사 차량의 배터리 시스템
KR20200001692A (ko) * 2018-06-28 2020-01-07 현대자동차주식회사 차량용 배터리 모듈
JP7033730B2 (ja) 2018-07-11 2022-03-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷却装置、電池温度調整システム及び車両
CN208368689U (zh) * 2018-07-17 2019-01-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池冷却组件
KR20200020482A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 주식회사 동희산업 차량용 알루미늄 배터리 케이스
KR102373774B1 (ko) * 2018-08-21 2022-03-14 에스케이온 주식회사 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102204302B1 (ko) * 2018-09-13 2021-01-15 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102445909B1 (ko) 2018-09-20 2022-09-21 (주)엘엑스하우시스 전기자동차용 배터리 케이스
HUE058061T2 (hu) 2018-10-12 2022-06-28 Samsung Sdi Co Ltd Kapcsolótag egy jármû akkumulátor csomagjához
KR102158364B1 (ko) * 2018-10-15 2020-09-21 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102640329B1 (ko) 2018-10-19 2024-02-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
JP2020077750A (ja) 2018-11-07 2020-05-21 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法及び成膜方法
KR20200074320A (ko) * 2018-12-14 2020-06-25 현대자동차주식회사 배터리 팩
US20200251698A1 (en) * 2019-01-31 2020-08-06 Ford Global Technologies, Llc Multi-tiered battery pack and liquid coolant communication method for same
CN210092152U (zh) * 2019-04-24 2020-02-18 北京新能源汽车股份有限公司 电池包壳体、动力电池包和具有其的车辆
JP6830980B2 (ja) * 2019-05-16 2021-02-17 本田技研工業株式会社 車両用バッテリユニットの冷却構造
JP6876745B2 (ja) * 2019-05-16 2021-05-26 本田技研工業株式会社 車両用バッテリユニット
CN210272607U (zh) * 2019-08-20 2020-04-07 豫新汽车热管理科技有限公司 一种双平面冷却的液冷板

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