ES3060846T3

ES3060846T3 - Battery pack and device including same

Info

Publication number: ES3060846T3
Application number: ES21880583T
Authority: ES
Inventors: Hyun Seop Yun; Won Kyoung Park; Junyeob Seong; Honggoo Han
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2026-03-30
Anticipated expiration: 2041-10-15
Also published as: JP7662258B2; EP4184666A1; EP4184666B1; CN114388871B; CN121964765A; JP2023535460A; US20240258607A1; CN114388871A; PL4184666T3; EP4184666A4; CN217655931U; KR102930264B1; KR20220050396A; WO2022080936A1

Abstract

Un paquete de baterías según una realización de la presente invención comprende: una pluralidad de módulos de batería que incluye una pila de celdas de batería en la que se apilan varias celdas de batería, un marco de módulo que aloja la pila de celdas de batería y una placa de refrigeración situada debajo de la parte inferior del marco del módulo; un marco de paquete que aloja la pluralidad de módulos de batería; una primera placa de refrigeración y una segunda placa de refrigeración, formadas en la parte inferior de cada uno de un primer módulo de batería y un segundo módulo de batería, que se apilan verticalmente entre la pluralidad de módulos de batería; y un tubo de refrigeración que conecta la primera placa de refrigeración y la segunda placa de refrigeración y que se forma a lo largo de un lado del primer módulo de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Paquete de batería y dispositivo que incluye el mismo

[0003] Sector de la técnica

[0004] Mención cruzada con solicitud(es) relacionada(s)

[0005] Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2020-0134032 presentada el 16 de octubre de 2020.

[0006] La presente divulgación se refiere a un paquete de batería y a un dispositivo que incluye el mismo y, más particularmente, a un paquete de batería que tiene una estructura de refrigeración simplificada y mejora la utilización de espacio, y a un dispositivo que incluye el mismo.

[0007] Antecedentes de la invención

[0008] En la sociedad moderna, puesto que se usan diariamente dispositivos portátiles tales como un teléfono móvil, un ordenador portátil, una videocámara y una cámara digital, se ha activado el desarrollo de tecnologías en los campos relacionados con dispositivos móviles, como se describió anteriormente. Además, se usan baterías secundarias cargables/descargables como fuente de alimentación para un vehículo eléctrico (EV), un vehículo eléctrico híbrido (HEV), un vehículo eléctrico híbrido enchufable (P-HEV) y similares, en un intento por resolver la contaminación del aire y similares provocada por vehículos de gasolina existentes que usan combustible fósil. Por tanto, existe una necesidad creciente de desarrollo de la batería secundaria.

[0009] Las baterías secundarias comercializadas actualmente incluyen una batería de níquel-cadmio, una batería de níquelhidrógeno, una batería de níquel-zinc y una batería secundaria de litio. Entre ellas, la batería secundaria de litio ha pasado a un primer plano porque tiene ventajas, por ejemplo, apenas presenta efectos de memoria en comparación con las baterías secundarias a base de níquel y, por tanto, se carga y descarga libremente, y tiene una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad de energía.

[0010] Tal batería secundaria de litio usa principalmente un óxido a base de litio y un material carbonoso como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodo en el que una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas respectivamente con el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo están dispuestas con un separador interpuesto entre ellas, y una carcasa de batería que sella y aloja el conjunto de electrodo junto con una solución de electrolito.

[0011] Generalmente, la batería secundaria de litio puede clasificarse basándose en la forma del material exterior en una batería secundaria de tipo lata en la que el conjunto de electrodo se construye en una lata de metal, y una batería secundaria de tipo bolsa en la que el conjunto de electrodo se construye en una bolsa de una lámina laminada de aluminio.

[0012] En el caso de una batería secundaria usada para dispositivos de pequeño tamaño, se disponen de dos a tres celdas de batería, pero en el caso de una batería secundaria usada para un dispositivo de tamaño medio o grande tal como un automóvil, se usa un módulo de batería en el que un gran número de celdas de batería están conectadas eléctricamente. 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 una pila de celdas, mejorando de este modo la capacidad y la salida. Además, uno o más módulos de batería pueden montarse junto con diversos sistemas de control y protección tales como un sistema de gestión de batería (BMS) y un sistema de refrigeración para formar un paquete de batería. Los documentos KR 20150083438, KR 20140062603 y KR 20140144784 divulgan ejemplos de módulo de batería.

[0013] Cuando la temperatura de la batería secundaria aumenta por encima de una temperatura apropiada, el rendimiento de la batería secundaria puede deteriorarse y, en el peor de los casos, también existe un riesgo de una explosión o ignición. En particular, un gran número de baterías secundarias, es decir, un módulo de batería o un paquete de batería que tiene celdas de batería, pueden agregar el calor generado por el gran número de celdas de batería en un espacio estrecho, de modo que la temperatura puede aumentar más rápida y gravemente. En otras palabras, un módulo de batería en el que se apilan un gran número de celdas de batería, y un paquete de batería equipado con tal módulo de batería, pueden obtener una alta salida, pero no es fácil eliminar el calor generado a partir de las celdas de batería durante la carga y descarga. Cuando la disipación de calor de la celda de batería no se realiza adecuadamente, se acelera el deterioro de las celdas de batería, se acorta la vida útil y aumenta la posibilidad de explosión o ignición.

[0014] Además, en el caso de un módulo de batería contenido en un paquete de batería de vehículo, frecuentemente está expuesto a luz solar directa y puede verse sometido a condiciones de alta temperatura tales como verano o áreas de desierto. Por tanto, cuando se configura un módulo de batería o un paquete de batería, puede ser muy importante garantizar de manera estable y efectiva el rendimiento de refrigeración.

[0015] La Fig. 1 es una vista en perspectiva parcial de un paquete de batería convencional, y la Fig. 2 es una vista en perspectiva parcial que ilustra un método de montaje de un módulo de batería contenido en el paquete de batería de la Fig.1.

[0016] En referencia a las Figs. 1 y 2, un paquete de batería convencional puede incluir una pluralidad de módulos 10 de batería y un bastidor 11 de paquete para alojar la pluralidad de módulos de batería. Por conveniencia de la explicación, solo se muestra un módulo de batería en la Fig.1.

[0017] El paquete de batería convencional está provisto de una tubería de refrigerante para enfriar el módulo 10 de batería, y el refrigerante se suministra a través del conector 13 de tubería de refrigerante conectado a la tubería de refrigerante. Este refrigerante es normalmente un agua de refrigeración, y se aplica una estructura de refrigeración indirecta de fluido en la que la temperatura se reduce haciendo fluir tal agua de refrigeración en el interior del paquete de batería.

[0018] Mientras tanto, cuando el módulo 10 de batería se aloja en el bastidor 11 de paquete, se proporcionan orificios de montaje en cuatro esquinas, y el perno 12 de montaje puede pasar a través del orificio de montaje para sujetarse al bastidor 11 de paquete. Un acoplamiento de montaje de este tipo puede realizarse para cada módulo 10 de batería. En este caso, la configuración de refrigeración, tal como el conector 13 de tubo de refrigerante para refrigerar el módulo 10 de batería y la configuración de montaje, tal como el perno 12 de montaje para montar el módulo 10 de batería, son configuraciones separadas, y existe el problema de que el número de piezas es grande y complicado para cada configuración.

[0019] Además, puede producirse una situación en la que el refrigerante se fuga de la tubería de refrigerante o el conector 13 de tubería de refrigerante debido a defectos de ensamblaje o accidentes durante el funcionamiento. El refrigerante que se fuga de este modo puede penetrar en el interior del paquete de batería y provocar un incendio o explosión.

[0020] Por tanto, existe la necesidad de desarrollar un paquete de batería capaz de minimizar el daño causado por la fuga del refrigerante mientras se mejora el rendimiento de refrigeración.

[0021] Además, el paquete de batería de vehículo se forma generalmente en una estructura de una sola capa disponiendo una pluralidad de módulos de batería o conjuntos de módulos de batería en el mismo plano para mantener la estabilidad estructural. Sin embargo, cuando el paquete de batería compuesto por una sola capa como se ha descrito anteriormente se monta en un vehículo eléctrico que requiere alta capacidad y alta salida de modo que se requiere capacidad adicional, hay muchas limitaciones estructurales en el aumento de la capacidad. Además, es difícil expandir estructuralmente el dispositivo de refrigeración según la adición de capacidad.

[0022] Por tanto, existe una gran necesidad de una tecnología capaz de resolver fundamentalmente estos problemas.Explicación de la invención

[0023] Problema técnico

[0024] Un objeto de la presente divulgación es proporcionar un paquete de batería que tiene una estructura de refrigeración simplificada y mejora la utilización de espacio, y un dispositivo que incluye el mismo.

[0025] Sin embargo, el problema técnico que va a resolverse mediante las realizaciones de la presente divulgación no se limita a los problemas descritos anteriormente, y puede expandirse de diversas maneras dentro del alcance de la idea técnica incluida en la presente divulgación.

[0026] Solución técnica

[0027] Según una realización de la presente divulgación, se proporciona un paquete de batería que comprende: una pluralidad de módulos de batería que incluyen una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería, un bastidor de módulo para alojar la pila de celdas de batería y una placa de refrigeración ubicada por debajo de la porción inferior del bastidor de módulo, un bastidor de paquete para alojar la pluralidad de módulos de batería, una primera placa de refrigeración y una segunda placa de refrigeración que están formadas debajo de cada uno de un primer módulo de batería y un segundo módulo de batería apilados verticalmente entre la pluralidad de módulos de batería, y una tubería de refrigeración que conecta la primera placa de refrigeración y la segunda placa de refrigeración y está formada a lo largo de una parte lateral del primer módulo de batería.

[0028] Al menos un miembro de montaje está acoplado a al menos uno de un extremo superior y un extremo inferior de la tubería de refrigeración.

[0029] Una porción roscada en la que se monta el miembro de montaje puede estar formada en al menos uno del extremo superior y el extremo inferior de la tubería de refrigeración.

[0030] Una trayectoria de flujo de refrigeración a través de la cual fluye el refrigerante puede estar formada en una porción central de la tubería de refrigeración.

[0031] La trayectoria de flujo de refrigeración puede extenderse a lo largo de una dirección en la que está dispuesto el al menos un miembro de montaje.

[0032] El paquete de batería puede incluir además una primera cubierta de módulo que cubre una parte lateral del primer módulo de batería y una segunda cubierta de módulo que cubre una parte lateral del segundo módulo de batería, en donde la primera cubierta de módulo incluye una primera cubierta sobresaliente que sobresale desde la primera cubierta de módulo hasta un extremo inferior de la tubería de refrigeración, y la segunda cubierta de módulo incluye una segunda cubierta sobresaliente que sobresale desde la segunda cubierta de módulo hasta un extremo superior de la tubería de refrigeración, y la tubería de refrigeración está ubicada entre la primera cubierta sobresaliente y la segunda cubierta sobresaliente.

[0033] El miembro de montaje pasa a través de la primera cubierta sobresaliente y se monta sobre la porción roscada, o pasa a través de la segunda cubierta sobresaliente y se monta sobre la porción roscada.

[0034] Una pluralidad de porciones de orificio están formadas en al menos una de una parte de extremo superior y una parte de extremo inferior de la tubería de refrigeración, y el refrigerante de la tubería de refrigeración puede fluir al interior de la primera placa de refrigeración y la segunda placa de refrigeración a través de las porciones de orificio. La porción de orificio puede comunicarse con la trayectoria de flujo de refrigeración.

[0035] Un orificio pasante puede estar formado en la primera porción de cubierta sobresaliente y la segunda porción de cubierta sobresaliente correspondientes a la porción de orificio, y un miembro de sellado puede estar formado en el orificio pasante.

[0036] La porción inferior del bastidor de módulo puede constituir una placa superior de la placa de refrigeración, y una porción inferior del bastidor de módulo puede entrar en contacto con el refrigerante.

[0037] El bastidor de módulo incluye una porción de saliente de bastidor de módulo formada al sobresalir la porción inferior del bastidor de módulo, y un orificio pasante en el que se inserta un miembro de sellado puede estar formado en la porción de saliente de bastidor de módulo.

[0038] La placa de refrigeración puede incluir una porción de saliente de placa de refrigeración que sobresale desde un lado de la placa de refrigeración hasta una porción donde está ubicado el saliente de bastidor de módulo.

[0039] Según otra realización de la presente divulgación, se proporciona un dispositivo que comprende el paquete de batería mencionado anteriormente.

[0040] Efectos ventajosos

[0041] Según las realizaciones de la presente divulgación, la estructura de refrigeración y la estructura de montaje pueden integrarse, de modo que la estructura de montaje y la estructura de refrigeración, que pueden ser complicadas cuando se apilan módulos de batería de al menos dos fases, pueden simplificarse al máximo.

[0042] El rendimiento de refrigeración puede mejorarse a través de la estructura integrada del bastidor de módulo y la placa de refrigeración.

[0043] 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 los expertos en la técnica.

[0044] Breve descripción de los dibujos

[0045] La Fig.1 es una vista en perspectiva parcial de un paquete de batería convencional;

[0046] la Fig.2 es una vista en perspectiva parcial que ilustra un método de montaje de un módulo de batería contenido en el paquete de batería de la Fig.1;

[0047] la Fig. 3 es una vista en perspectiva que ilustra un módulo de batería y un bastidor de paquete contenidos en el paquete de batería según una realización de la presente divulgación;

[0048] la Fig.4 es una vista en perspectiva del paquete de batería de la Fig.3 tal como se observa a lo largo de la dirección del eje y, que es un ángulo diferente;

[0049] la Fig.5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A de la Fig.4;

[0050] la Fig.6 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B de la Fig.4;

[0051] la Fig.7 es una vista en perspectiva de un módulo de batería contenido en el paquete de batería de la Fig.3;

[0052] la Fig.8 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del módulo de batería de la Fig.7; y

[0053] la Fig. 9 es una vista en perspectiva del módulo de batería de la Fig. 7 tal como se observa desde la parte inferior hasta la parte superior del módulo de batería a lo largo de la dirección del eje z.

[0054] Realización preferente de la invención

[0055] A continuación en el presente documento, se describirán diversas realizaciones de la presente divulgación en detalle con referencia a los dibujos adjuntos de modo que los expertos en la técnica puedan implementarlas fácilmente. La presente divulgación puede modificarse de diversas maneras diferentes, y no se limita a las realizaciones expuestas en el presente documento.

[0056] Las porciones que son irrelevantes para la descripción se omitirán para describir claramente la presente divulgación, y números de referencia similares designan elementos similares a lo largo de toda la memoria descriptiva.

[0057] 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 ilustrados en las figuras. En las figuras, el grosor de las capas, regiones, etc. se ha exagerado por claridad. En las figuras, por conveniencia de la descripción, los grosores de algunas capas y regiones se muestran exagerados.

[0058] Además, se entenderá que, cuando se hace referencia a un elemento tal como una capa, película, región o placa como que está “sobre” o “por 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 un elemento como que está “directamente sobre” otro elemento, significa que no están presentes otros elementos intermedios. Además, la palabra “sobre” o “por encima” significa dispuesto sobre o por debajo de una porción de referencia, y no significa necesariamente estar dispuesto sobre el extremo superior de la porción de referencia hacia la dirección opuesta de la gravedad.

[0059] Además, a lo largo de toda la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una porción como “que incluye” un cierto componente, significa que la porción puede incluir además otros componentes, sin excluir los otros componentes, a menos que se indique lo contrario.

[0060] Además, a lo largo de toda la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a “plano”, significa cuando una porción objetivo se observa desde el lado superior, y cuando se hace referencia a “sección transversal”, significa cuando una porción objetivo se observa desde el lado de una sección transversal cortada verticalmente.

[0061] La Fig. 3 es una vista en perspectiva que ilustra un módulo de batería y un bastidor de paquete contenido en el paquete de batería según la presente divulgación. La Fig.4 es una vista en perspectiva del paquete de batería de la Fig.3 tal como se observa a lo largo de la dirección del eje y, que es un ángulo diferente. La Fig.5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte A-A de la Fig. 4. La Fig. 6 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de corte B-B de la Fig.4.

[0062] En referencia a las Figs. 3 y 4, un paquete de batería según la presente divulgación incluye una pluralidad de módulos 100 de batería dispuestos vertical y horizontalmente, y un bastidor 1100 de paquete para alojar una pluralidad de módulos 100 de batería. El módulo 100 de batería puede incluir una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería, un bastidor de módulo para alojar la pila de celdas de batería y una placa de refrigeración ubicada por debajo de la porción inferior del bastidor de módulo.

[0063] En referencia a las Figs. 4 y 5, una primera placa 300a de refrigeración y una segunda placa 300b de refrigeración están formadas debajo de cada uno del primer módulo 100a de batería y el segundo módulo 100b de batería apilados verticalmente entre la pluralidad de módulos 100 de batería. El paquete de batería según la presente divulgación incluye una tubería 1000 de refrigeración que conecta la primera placa 300a de refrigeración y la segunda placa 300b de refrigeración y está formada a lo largo de una parte lateral del primer módulo 100a de batería.

[0064] Al menos un miembro 500 de montaje está acoplado a al menos uno de un extremo superior y un extremo inferior de la tubería 1000 de refrigeración. Una porción roscada 505 sobre la que se monta el miembro 500 de montaje está formada en al menos uno del extremo superior y el extremo inferior de la tubería 1000 de refrigeración. La porción roscada 505 puede ser una porción en la que una parte de un miembro que constituye la tubería de refrigeración se corta de modo que se monta el miembro 500 de montaje.

[0065] Una trayectoria 1000F de flujo de refrigeración a través de la cual fluye el refrigerante está formada en la porción central de la tubería 1000 de refrigeración. La trayectoria 1000F de flujo de refrigeración se extiende a lo largo de una dirección en la que está dispuesto el al menos un miembro 500 de montaje. Puede tener una estructura en la que la trayectoria 1000F de flujo de refrigeración se extiende a lo largo de la dirección del eje x mostrada en las Figs.

[0066] 4 y 5.

[0067] Según la realización de la presente divulgación, el primer miembro 500a de montaje se monta en la primera porción roscada 505a que se forma en el extremo inferior de la tubería 1000 de refrigeración con respecto al paso 1000F de refrigeración, y el segundo miembro 500b de montaje puede montarse en la segunda porción roscada 505b que se forma en el extremo superior de la tubería 1000 de refrigeración.

[0068] En referencia a las Figs. 3 a 5, el paquete de batería según la realización de la presente divulgación puede incluir además una primera cubierta 220a de módulo que cubre una parte lateral del primer módulo 100a de batería, y una segunda cubierta 220b de módulo que cubre una parte lateral del segundo módulo 100b de batería. La primera cubierta 220a de módulo incluye una primera cubierta sobresaliente 220p1 que sobresale desde la primera cubierta 220a de módulo hasta el extremo inferior de la tubería 1000 de refrigeración, y la segunda cubierta 220b de módulo puede incluir una segunda cubierta sobresaliente 220p2 que sobresale desde la segunda cubierta 220b de módulo hasta el extremo superior de la tubería 1000 de refrigeración. En este caso, la tubería 1000 de refrigeración puede estar ubicada entre la primera cubierta sobresaliente 220p1 y la segunda cubierta sobresaliente 220p2.

[0069] El miembro 500 de montaje según la realización de la presente divulgación puede pasar a través de la primera cubierta sobresaliente 220p1 y se monta sobre la porción roscada 505, o pasar a través de la segunda cubierta sobresaliente 220p2 y se monta sobre la porción roscada 505. En este momento, la porción 500p de saliente de bastidor de módulo y la porción 300p de saliente de placa de refrigeración se solapan con las cubiertas 220p1 y 200p2 de saliente, y el miembro 500 de montaje puede insertarse a través de un orificio que las penetra. La porción 500p de saliente de bastidor de módulo y la porción 300p de saliente de placa de refrigeración se describirán a continuación en el presente documento.

[0070] En referencia a las Figs. 4 y 6, una pluralidad de porciones 505h de orificio están formadas en al menos uno del extremo superior y el extremo inferior de la tubería 1000 de refrigeración, y el refrigerante de la tubería 1000 de refrigeración puede fluir al interior de la primera placa 300a de refrigeración y la segunda placa 300b de refrigeración a través de las porciones 505b de orificio. La porción 505h de orificio puede comunicarse con la trayectoria 1000F de flujo de refrigeración. Un orificio pasante está formado en las porciones de la primera cubierta sobresaliente 220p1 y la segunda cubierta sobresaliente 220p2 correspondiente a las porciones 505h de orificio, y un miembro 600 de sellado puede estar formado en el orificio pasante.

[0071] Según la realización de la presente divulgación, el primer miembro 600a de sellado se monta sobre la primera porción 505h1 de orificio formada en el extremo inferior de la tubería 1000 de refrigeración con respecto a la trayectoria 1000F de flujo de refrigeración, y un segundo miembro 600b de sellado puede montarse en el segundo orificio 505h2 formado en el extremo superior de la tubería 1000 de refrigeración. El miembro 600 de sellado puede ser una junta.

[0072] La porción 500p de saliente de bastidor de módulo y la porción 300p de saliente de placa de refrigeración se solapan con las cubiertas 220p1 y 200p2 de saliente, y el miembro 600 de sellado puede insertarse a través de un orificio que las penetra.

[0073] Como se describió anteriormente, según la realización de la presente divulgación, puesto que la estructura de refrigeración y la estructura de montaje están formadas integralmente a través de la tubería de refrigeración, la propiedad de ensamblaje del paquete puede mejorarse a través de la simplificación del ensamblaje. El efecto de reducción de costes también es alto a través de la reducción del proceso de fabricación, y la rigidez puede mejorarse a través de la estructura de conexión estratificada.

[0074] La Fig. 7 es una vista en perspectiva de un módulo de batería contenido en el paquete de batería de la Fig. 3. La Fig.8 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del módulo de batería contenido en el paquete de batería la Fig.7.

[0075] En referencia a las Figs.3, 7 y 8, el módulo 100 de batería según una realización de la presente divulgación incluye una pila 120 de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas 110 de batería y un bastidor 200 de módulo para alojar la pila 120 de celdas de batería. Además, el módulo 100 de batería puede incluir una placa 300 de refrigeración ubicada por debajo de la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo, y el refrigerante puede suministrarse a la placa 300 de refrigeración a través del orificio pasante 510h y el refrigerante puede descargarse desde la placa 300 de refrigeración.

[0076] La celda 110 de batería puede ser una celda de batería de tipo bolsa. Tal celda de batería de tipo bolsa puede formarse alojando un conjunto de electrodo en una carcasa de bolsa de una lámina laminada que incluye una capa de resina y una capa de metal, y luego sellando térmicamente la periferia externa de la carcasa de bolsa. En este caso, la celda 110 de batería puede formarse en una estructura similar a una lámina rectangular.

[0077] Las celdas 110 de batería pueden estar configuradas en una pluralidad de celdas, y la pluralidad de celdas 110 de batería se apilan para conectarse eléctricamente entre sí, formando de ese modo la pila 120 de celdas de batería. En particular, como se muestra en la Fig. 8, una pluralidad de celdas 110 de batería pueden apilarse en una dirección paralela al eje x.

[0078] El bastidor 200 de módulo para alojar la pila 120 de celdas de batería puede incluir una placa superior 220 y un miembro 210 de bastidor. El miembro 210 de bastidor puede tener forma de U. El miembro 210 de bastidor puede incluir una porción inferior 210a y dos porciones 210b de superficie lateral que se extienden hacia arriba desde ambos extremos de la porción inferior 210a. La porción inferior 210a puede cubrir la superficie inferior (dirección opuesta al eje z) de la pila 120 de celdas de batería, y la porción 210b de superficie lateral puede cubrir ambas superficies laterales (la dirección opuesta a la dirección del eje x) de la pila 120 de celdas de batería.

[0079] La placa superior 400 puede estar formada en una estructura en forma de placa individual que envuelve la superficie inferior envuelta por el miembro 210 de bastidor y la superficie superior restante (dirección del eje z) excluyendo ambas superficies laterales. La placa superior 220 y la placa inferior 210 pueden unirse mediante soldadura o similar en un estado en el que las porciones de esquina correspondientes están en contacto entre sí, formando de ese modo una estructura que cubre la pila 120 de celdas de batería vertical y horizontalmente. La pila 120 de celdas de batería puede protegerse físicamente a través de la placa superior 220 y el bastidor inferior 210. Para este fin, la placa superior 220 y el bastidor inferior 210 pueden incluir un material de metal que tiene una resistencia predeterminada.

[0080] Mientras tanto, aunque no se muestra específicamente, el bastidor 200 de módulo según realizaciones modificadas de la presente divulgación puede ser un monobastidor en forma de una placa de metal en la que se integran la superficie superior, la superficie inferior y ambas superficies laterales. Es decir, esta no es una estructura en la que el miembro 210 de bastidor y la placa superior 220 están unidas entre sí, sino una estructura en la que se integran la superficie superior, la superficie inferior y ambas superficies laterales fabricándose mediante moldeo por extrusión. La placa 400 de extremo puede estar ubicada en ambos lados abiertos (dirección del eje y y dirección opuesta al mismo) correspondientes entre sí del bastidor 200 de módulo, de modo que pueda formarse para cubrir la pila 120 de celdas de batería. La placa 400 de extremo puede proteger físicamente la pila 120 de celdas de batería y otros instrumentos electrónicos del impacto externo.

[0081] Mientras tanto, aunque no se muestra específicamente, un bastidor de barra colectora sobre el que se monta una barra colectora y una cubierta aislante para el aislamiento eléctrico puede estar ubicado entre la pila 120 de celdas de batería y la placa 400 de extremo.

[0082] El bastidor 200 de módulo según realizaciones de la divulgación incluye una porción 500p de saliente de bastidor de módulo formada de modo que la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo se extienda y pase a través de la placa 400 de extremo. En este momento, una pluralidad de orificios pasantes se forman en la porción 500p de saliente de bastidor de módulo, y el miembro 500 de montaje y el miembro 600 de sellado descritos con referencia a las Figs.4 a 6 pueden insertarse en la pluralidad de orificios pasantes.

[0083] A continuación en el presente documento, se describirá en detalle la placa de refrigeración según la realización de la presente divulgación con referencia a las Figs.8 y 9.

[0084] La Fig. 9 es una vista en perspectiva del módulo de batería de la Fig. 7 tal como se observa desde la parte inferior hasta la parte superior del módulo de batería a lo largo de la dirección del eje z.

[0085] En referencia a las Figs. 8 y 9, la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo constituye una placa superior de la placa 300 de refrigeración, y una porción rebajada 340 de la placa 300 de refrigeración y la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo forman una trayectoria de flujo para el refrigerante. Específicamente, una placa 300 de refrigeración puede estar formada en una porción inferior del bastidor 200 de módulo, y la placa 300 de refrigeración puede incluir una placa inferior 310 que forma un esqueleto de la placa 300 de refrigeración y está directamente acoplada a la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo, y una parte rebajada 340, que es una trayectoria a través de la cual fluye el refrigerante. Además, la placa 300 de refrigeración puede incluir una porción 300p de saliente de placa de refrigeración que sobresale desde un lado de la placa 300 de refrigeración hasta la porción donde está ubicada la porción 211 de saliente de bastidor de módulo. La porción 300p de saliente de placa de refrigeración y la porción 500p de saliente de bastidor de módulo pueden acoplarse directamente entre sí mediante un método tal como soldadura.

[0086] La porción rebajada 340 de la placa 300 de refrigeración corresponde a una porción en la que se forma la placa inferior 310 para que esté rebajada en el lado inferior. La porción rebajada 340 puede ser un tubo en forma de U en el que una sección transversal cortada perpendicularmente al plano xz con respecto a la dirección en la que se extiende la trayectoria de flujo de refrigerante tiene forma de U, y la porción inferior 210a puede estar ubicada en el lado superior abierto del tubo en forma de U. Mientras el disipador 300 de calor entra en contacto con la porción inferior 210a, el espacio entre la porción rebajada 340 y la porción inferior 210a forma una región a través de la cual fluye el refrigerante, es decir, una trayectoria de flujo de refrigerante. De ese modo, la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo puede entrar en contacto con el refrigerante.

[0088] El método de fabricación de la porción rebajada 340 de la placa 300 de refrigeración no está particularmente limitado, pero puede formarse una porción rebajada 340 en forma de U con un lado superior abierto proporcionando una estructura formada para que esté rebajada con respecto a una placa 300 de refrigeración en forma de placa. La porción rebajada 340 puede estar conectada desde una de las porciones 300p de saliente de placa de refrigeración hasta la otra. Mientras tanto, aunque no se muestra, una capa de resina conductora térmica que contiene una resina conductora térmica puede estar ubicada entre la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo de la Fig. 7 y la pila 120 de celdas de batería. La capa de resina conductora térmica puede formarse aplicando una resina conductora térmica a la porción inferior 210a, y curando la resina conductora térmica aplicada.

[0090] La resina conductora térmica puede incluir un material adhesivo conductor térmico y, específicamente, puede incluir al menos uno de material de silicona, material de uretano y material acrílico. La resina conductora térmica es un líquido durante la aplicación pero se cura después de la aplicación, de modo que pueda realizar el papel de fijar una o más celdas 110 de batería que constituyen la pila 120 de celdas de batería. Además, puesto que la resina conductora térmica tiene excelentes propiedades de transferencia de calor, el calor generado a partir de la celda 110 de batería puede transferirse rápidamente al lado inferior del módulo de batería.

[0092] El módulo de batería convencional está configurado de manera que el calor generado a partir de las celdas de batería pase a través de una capa de resina conductora térmica, una porción inferior del bastidor de módulo, un miembro de transferencia de calor y un refrigerante de una placa de refrigeración en este orden, y luego se transfiere al exterior del módulo de batería. Además, la trayectoria de flujo del refrigerante de la placa de refrigeración está ubicada dentro de la placa de refrigeración. Por otro lado, el módulo 100 de batería según las realizaciones de la presente divulgación puede realizar una estructura de refrigeración de tipo integrado del bastidor 200 de módulo y la placa 300 de refrigeración para mejorar adicionalmente el rendimiento de refrigeración. La porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo puede realizar el papel de corresponder a la placa superior de la placa 300 de refrigeración, realizando de ese modo la estructura de refrigeración de tipo integrado. La eficiencia de refrigeración debido a la refrigeración directa puede aumentarse y, a través de una estructura en la que la placa 300 de refrigeración se integra con la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo, la tasa de utilización de espacio en el módulo de batería y el paquete de batería equipado con el módulo 100 de batería puede mejorarse adicionalmente.

[0094] Específicamente, el calor generado a partir de la celda 110 de batería puede pasar a través de una capa de resina conductora térmica (no mostrada) ubicada entre la pila 120 de celdas de batería y la porción inferior 210a, la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo y el refrigerante, y luego puede transferirse al exterior del módulo 100 de batería. Al eliminar la estructura de refrigeración innecesaria según la convencional, el paso de transferencia de calor puede simplificarse y puede reducirse un hueco de aire entre las respectivas capas, de modo que la eficiencia o el rendimiento de refrigeración pueda potenciarse. En particular, puesto que la porción inferior 210a está configurada como una placa superior de la placa 300 de refrigeración y la porción inferior 210a entra en contacto con el refrigerante, existe la ventaja de que puede realizarse una refrigeración más directa a través del refrigerante.

[0095] Además, a través de la eliminación de la estructura de refrigeración innecesaria, la altura del módulo 100 de batería se reduce y, por tanto, el coste puede reducirse y la tasa de utilización de espacio puede aumentarse. Además, puesto que el módulo 100 de batería puede estar dispuesto de una manera compacta, la capacidad o la salida del paquete de batería que incluye una pluralidad de módulos 100 de batería puede aumentarse.

[0097] Mientras tanto, la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo puede unirse mediante soldadura a una porción de la placa inferior 310 en la que no se forma la porción rebajada 340 entre la placa 300 de refrigeración. En realizaciones de la presente divulgación, a través de la estructura de refrigeración de tipo integrado de la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo y la placa 300 de refrigeración, puede presentar los efectos de no solo mejorar el rendimiento de refrigeración descrito anteriormente, sino también soportar la carga de la pila 120 de celdas de batería alojada en el bastidor 200 de módulo y reforzar la rigidez del módulo 100 de batería. Además, la placa inferior 310 y la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo se sellan mediante soldadura o similar, de modo que el refrigerante pueda fluir sin fugas en la porción rebajada 340 formada dentro de la placa inferior 310.

[0098] Para una refrigeración eficaz, como se muestra en la Fig.8, la porción rebajada 340 se forma preferiblemente sobre toda la región correspondiente a la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo. Para este fin, la porción rebajada 340 puede curvarse al menos una vez para conectarse desde un lado hasta el otro lado. En particular, la porción rebajada 340 se curva preferiblemente varias veces de modo que la porción rebajada 340 se forme sobre toda la región correspondiente a la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo. A medida que el refrigerante se mueve desde el punto de inicio hasta el punto final de la trayectoria de flujo de refrigerante formada sobre toda la región correspondiente a la porción inferior 210a del bastidor 200 de módulo, puede realizarse una refrigeración eficiente sobre toda la región de la pila 120 de celdas de batería. Mientras tanto, el refrigerante es un medio para refrigerar y no está particularmente limitado, pero puede ser un agua de refrigeración.

[0099] El paquete de batería mencionado anteriormente y el paquete de batería que incluye el mismo pueden aplicarse a diversos dispositivos. Tal dispositivo puede aplicarse a un medio de vehículo tal como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido, pero la presente divulgación no se limita a esto, y es aplicable a diversos dispositivos que pueden usar un módulo de batería, lo que también pertenece al alcance de la presente divulgación.

[0100] Descripción de los números de referencia

[0101] 1000: tubería de refrigeración 1000F: trayectoria de flujo de refrigeración 300: placa de refrigeración 500: miembro de montaje

[0102] 505: parte roscada 505h: porción de orificio

[0103] 600: miembro de sellado 220a, 220b: cubiertas de módulo primera y segunda 220p1, 200p2: cubiertas sobresalientes primera y

[0104] segunda

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un paquete de batería que comprende:

una pluralidad de módulos (100) de batería que incluyen una pila de celdas de batería en la que se apilan una pluralidad de celdas de batería, un bastidor de módulo para alojar la pila de celdas de batería y una placa (300) de refrigeración ubicada por debajo de la porción inferior del bastidor de módulo,

un bastidor (1100) de paquete para alojar la pluralidad de módulos (100) de batería,

una primera placa (300a) de refrigeración y una segunda placa (300b) de refrigeración que están formadas debajo de cada uno de un primer módulo (100a) de batería y un segundo módulo (100b) de batería apilados verticalmente entre la pluralidad de módulos (100) de batería, y

una tubería (1000) de refrigeración que conecta la primera placa (300a) de refrigeración y la segunda placa (300b) de refrigeración y está formada a lo largo de una parte lateral del primer módulo (100a) de batería,caracterizado por queal menos un miembro (500) de montaje está acoplado a al menos uno de un extremo superior y un extremo inferior de la tubería (1000) de refrigeración.

2. El paquete de batería de la reivindicación 1, en donde:

una porción roscada (505) en la que se monta el miembro (500) de montaje está formada en al menos uno del extremo superior y el extremo inferior de la tubería (1000) de refrigeración.

3. El paquete de batería de la reivindicación 2, en donde:

una trayectoria (1000F) de flujo de refrigeración a través de la cual fluye el refrigerante está formada en una porción central de la tubería (1000) de refrigeración.

4. El paquete de batería de la reivindicación 3, en donde:

la trayectoria (1000F) de flujo de refrigeración se extiende a lo largo de una dirección en la que está dispuesto el al menos un miembro (500) de montaje.

5. El paquete de batería de la reivindicación 3,

que comprende además una primera cubierta (220a) de módulo que cubre una parte lateral del primer módulo de batería y una segunda cubierta (220b) de módulo que cubre una parte lateral del segundo módulo de batería, en donde la primera cubierta (220a) de módulo incluye una primera cubierta sobresaliente (220p1) que sobresale desde la primera cubierta (220a) de módulo hasta un extremo inferior de la tubería (1000) de refrigeración, y la segunda cubierta (220b) de módulo incluye una segunda cubierta sobresaliente (200p2) que sobresale desde la segunda cubierta (220b) de módulo hasta un extremo superior de la tubería (1000) de refrigeración, y

la tubería (1000) de refrigeración está ubicada entre la primera cubierta sobresaliente (220p1) y la segunda cubierta sobresaliente (200p2).

6. El paquete de batería de la reivindicación 5,

en donde el miembro (500) de montaje pasa a través de la primera cubierta sobresaliente (220p1) y se monta sobre la porción roscada (505), o pasa a través de la segunda cubierta sobresaliente (200p2) y se monta sobre la porción roscada (505).

7. El paquete de batería de la reivindicación 5,

en donde una pluralidad de porciones (505h) de orificio están formadas en al menos una de una parte de extremo superior y una parte de extremo inferior de la tubería (1000) de refrigeración, y el refrigerante de la tubería (1000) de refrigeración fluye al interior de la primera placa de refrigeración y la segunda placa de refrigeración a través de las porciones (505h) de orificio.

8. El paquete de batería de la reivindicación 7,

en donde la porción (505h) de orificio se comunica con la trayectoria (1000F) de flujo de refrigeración.

9. El paquete de batería de la reivindicación 7, en donde:

un orificio pasante está formado en la primera porción (220p1) de cubierta sobresaliente y la segunda porción (200p2) de cubierta sobresaliente correspondientes a las porciones (505h) de orificio, y está formado un miembro (600) de sellado en el orificio pasante.

10. El paquete de batería de la reivindicación 1, en donde:

la porción inferior del bastidor de módulo constituye una placa superior de la placa (300) de refrigeración, y una porción inferior del bastidor de módulo entra en contacto con el refrigerante.

11. El paquete de batería de la reivindicación 10, en donde:

el bastidor de módulo incluye una porción (500p) de saliente de bastidor de módulo formada al sobresalir la porción inferior del bastidor de módulo, y

un orificio pasante en el que se inserta un miembro (600) de sellado está formado en la porción de saliente de bastidor de módulo.

12. El paquete de batería de la reivindicación 11, en donde:

la placa (300) de refrigeración incluye una porción de saliente de placa de refrigeración que sobresale desde un lado de la placa (300) de refrigeración hasta una porción donde está ubicado el saliente de bastidor de módulo.

13. Un dispositivo que comprende el paquete de batería de la reivindicación 1.