Módulo para conjunto de almacenamiento de energía eléctrica.

Módulo que comprende una caja (10) en la que están dispuestos por lo menos dos conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica (20) unidos por unos medios de conexión (30) y por lo menos una tarjeta electrónica (40) para la gestión de energía y el diagnóstico de los conjuntos de almacenamiento de energía (20),

caracterizado por que

unas paredes diferentes (12, 13, 14) de la caja (10) están en contacto térmico y al mismo tiempo en aislamiento eléctrico respectivamente:

- para por lo menos una pared (12, 13) con unos elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica (20),

- para por lo menos otra pared (14) con la tarjeta electrónica de gestión (40), de manera que se favorece el enfriamiento de dicho módulo.

Módulo para conjunto de almacenamiento de energía eléctrica.

La presente invención se refiere al campo técnico general de los conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica.

Más particularmente, la invención se refiere al campo de los módulos que comprenden por lo menos dos conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica.

Se entiende, en el marco de la presente invención, por "conjunto de almacenamiento de energía eléctrica", o bien un condensador (es decir un sistema pasivo que comprende dos electrodos y un aislante) , o bien un supercondensador (es decir un sistema que comprende dos electrodos, un electrolito y un separador) , o bien una batería de tipo batería de litio (es decir un sistema que comprende un ánodo, un cátodo y una solución de electrolito entre el ánodo y el cátodo) .

Presentación general de la técnica anterior

Se conocen unos módulos tales como se representan en la figura 1, que comprenden una caja 10 en la que están dispuestos varios conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica 20 unidos por unos medios de conexión 30.

Estos módulos comprenden generalmente una tarjeta electrónica de gestión 40 para la gestión de la carga y la descarga de los conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica 20.

Como se ilustra esquemáticamente en la figura 1, en un modo de realización de un módulo de la técnica anterior, los conjuntos de almacenamiento 20 son de forma cilíndrica y están unidos de dos en dos alternativamente a nivel de sus discos superiores 21 e inferiores 22.

La tarjeta electrónica de gestión 40 está dispuesta en una zona central 11 de la caja 10.

Como se ilustra en vista por arriba en la figura 2, en otro modo de realización, el módulo comprende una pluralidad de tarjetas electrónicas de gestión 40 pegadas sobre los medios de conexión 30, en la porción inferior de la caja 10.

En los dos modos de realización descritos anteriormente, los medios de conexión 30, los conjuntos de almacenamiento de energía 20 y la (o las) tarjeta (s) electrónica (s) de gestión 40 produce (n) calor.

Se han propuesto ya unos dispositivos que permiten disipar el calor producido en unos módulos de este tipo.

El documento US 2003/013009 describe un módulo que comprende una tarjeta electrónica y un conjunto de baterías eléctricamente conectadas en serie o en paralelo. Las baterías del conjunto de baterías están en contacto térmico con unas paredes de un alojamiento del módulo por medio de placas de transferencia de calor. La tarjeta electrónica no está en contacto con ninguna de las paredes del alojamiento.

El documento US 2006/0164812 describe un sistema de disipación de calor. Este sistema se puede utilizar en un módulo que comprende una caja, unos conjuntos de almacenamiento en el interior de la caja, y unas tarjetas electrónicas en el exterior de la caja, estando los conjuntos de almacenamiento y las tarjetas electrónicas en contacto con las mismas paredes de la caja.

El documento US 2006/141348 describe un módulo que comprende unas baterías y unos circuitos electrónicos dispuestos en el interior de un alojamiento. Este módulo está concebido para asegurar una disipación del calor generado en el interior del alojamiento a nivel de la cara trasera de éste gracias a unas placas térmicas.

El documento US 2002/043959 describe un módulo que comprende un alojamiento en el que están dispuestos unos platos de transferencia de calor destinados a recibir un grupo de baterías y una tarjeta electrónica que asegura la carga y la descarga del grupo de baterías. Los platos de transferencia de calor permiten vehicular el calor producido por el grupo de baterías y la tarjeta electrónica hacia las paredes superior e inferior del alojamiento.

El documento US 2006/174092 (en adelante D3) describe una batería de litio que incluye un alojamiento, una pluralidad de células, y un dispositivo electrónico para la gestión de las células. Sólo las células están en contacto térmico con unas paredes del alojamiento de la batería por medio de elementos.

Sin embargo, las soluciones presentadas anteriormente no permiten una gestión térmica suficiente.

En efecto, el calor producido por los conjuntos de almacenamiento de energía no está suficientemente evacuado hacia el exterior.

Ahora bien, la temperatura es un factor importante de envejecimiento de los conjuntos de almacenamiento de

energía.

El objetivo general de la invención es proponer un módulo que permite paliar el inconveniente de los módulos existentes.

Presentación de la invención

Para ello, se prevé un módulo que comprende una caja en la que están dispuestos por lo menos dos conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica unidos por unos medios de conexión y por lo menos una tarjeta electrónica de gestión para la gestión de energía y el diagnóstico para la gestión de la carga y de la descarga de los conjuntos de almacenamiento de energía, en el que unas paredes diferentes de la caja están en contacto térmico estando al mismo tiempo en aislamiento eléctrico respectivamente.

- para por lo menos una pared con unos elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica, -para por lo menos otra pared con la tarjeta electrónica de gestión, de manera que se favorezca el enfriamiento de dicho módulo.

Así, el hecho de asociar (por medio de los elementos de disipación térmica) los conjuntos de almacenamiento a una primera pared de la caja, y la tarjeta electrónica a una segunda pared (diferente de la primera pared) permite favorecer la evacuación hacia el exterior del calor producido en el interior del módulo por la (o las) tarjeta (s) electrónica (s) de gestión, los medios de conexión y los conjuntos de almacenamiento.

Ninguno de los documentos US 2003/013009, US 2006/0164812, US 2006/141348 y US 2002/043959 describe un módulo en el que la tarjeta electrónica y los conjuntos de almacenamiento están en contacto térmico y al mismo tiempo en aislamiento eléctrico con unas paredes diferentes de la caja del módulo de manera que el calor generado por estos elementos está disipado por unas paredes diferentes de la caja. Esta característica de la invención permite una evacuación del calor producido en el interior de la caja más eficaz que con los módulos de la técnica anterior.

Unos aspectos preferidos pero no limitativos del módulo según la invención son los siguientes:

- la caja comprende unas aletas sobre por lo menos una cara exterior de la caja:

se denominará aletas en la presente memoria cualquier dispositivo que permita aumentar la superficie de intercambio convectivo de una pieza. Se considerará que unos rigidizadores de paredes, así como unas láminas de radiadores, pueden constituir unas aletas en el sentido de la presente invención;

esto permite aumentar la superficie de contacto entre la caja y el medio exterior con el fin de favorecer los intercambios térmicos con el exterior y mejorar así el enfriamiento del interior del módulo;

- las aletas están dispuestas en la cara externa de por lo menos una pared de la caja en contacto térmico con los elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento:

esto permite mejorar el enfriamiento de los conjuntos de almacenamiento;

- las aletas están dispuestas en la cara externa de por lo menos otra pared de la caja en contacto térmico con la tarjeta electrónica de gestión:

esto permite mejorar el enfriamiento de la tarjeta electrónica;

- la caja puede ser de aluminio, o de material compuesto carbonado:

esto permite mejorar la conductividad térmica entre el interior y el exterior de la caja con respecto a unas cajas de plástico o de acero, de características mecánicas equivalentes;

- la pared en contacto con los elementos de disipación térmica es la pared inferior y/o superior de la caja y la otra pared en contacto con la tarjeta electrónica de gestión es una pared lateral de la caja:

esto permite, por ejemplo en el caso de conjuntos de almacenamiento cilíndricos o paralelepipédicos dispuestos paralelamente unos a los otros y paralelamente a las paredes laterales de la caja, mejorar el enfriamiento de los conjuntos de almacenamiento, siendo un enfriamiento axial de los conjuntos de almacenamiento más eficaz que un enfriamiento radial;

- la pared en contacto térmico con los elementos de disipación térmica puede comprender, o estar asociada a,

un zócalo en el que está dispuesto un dispositivo de enfriamiento:

esto permite mejorar el enfriamiento de los conjuntos de almacenamiento;... [Seguir leyendo]

1. Módulo que comprende una caja (10) en la que están dispuestos por lo menos dos conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica (20) unidos por unos medios de conexión (30) y por lo menos una tarjeta electrónica (40) para la gestión de energía y el diagnóstico de los conjuntos de almacenamiento de energía (20) , caracterizado por que unas paredes diferentes (12, 13, 14) de la caja (10) están en contacto térmico y al mismo tiempo en aislamiento eléctrico respectivamente:

- para por lo menos una pared (12, 13) con unos elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento de energía eléctrica (20) , -para por lo menos otra pared (14) con la tarjeta electrónica de gestión (40) , de manera que se favorece el enfriamiento de dicho módulo.

2. Módulo según la reivindicación 1, caracterizado por que la caja (10) comprende unas aletas (15, 15') sobre por lo menos una cara exterior de la caja (10) .

3. Módulo según la reivindicación 2, caracterizado por que las aletas (15) están dispuestas en la cara externa de la pared (12, 13) de la caja (10) en contacto térmico con los elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento (20) .

4. Módulo según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que las aletas (15') están dispuestas en la cara externa de la otra pared (14) de la caja (10) en contacto térmico con la tarjeta electrónica de gestión (40) .

5. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la caja (10) es de aluminio.

6. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la caja (10) es de material compuesto carbonado.

7. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la pared (12, 13) en contacto con los elementos de disipación térmica es la pared inferior (13) de la caja (10) y la otra pared (14) en contacto con la tarjeta electrónica de gestión (40) es una pared lateral de la caja (10) .

8. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la pared (13) en contacto térmico con los elementos de disipación térmica comprende o está asociado a un zócalo en el que está dispuesto un dispositivo de enfriamiento.

9. Módulo según la reivindicación 8, caracterizado por que el dispositivo de enfriamiento comprende un circuito de circulación de un fluido de enfriamiento.

10. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la tarjeta electrónica de gestión (40) comprende una capa de resina epoxi (42) sobre la cual se pega un circuito impreso de cobre (41) .

11. Módulo según la reivindicación 10, caracterizado por que la capa de resina epoxi (42) está en contacto con la cara interna de la otra pared (14) de la caja (10) .

12. Módulo según la reivindicación 10, caracterizado por que la tarjeta electrónica de gestión (40) comprende una placa de aluminio (43) sobre la capa de resina epoxi (42) , estando la placa de aluminio (43) en contacto con la cara interna de la otra pared (14) de la caja (10) .

13. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que dos paredes (12, 13) están en contacto térmico y al mismo tiempo en aislamiento eléctrico con los elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento de energía (20) .

14. Módulo según la reivindicación 13, caracterizado por que las dos paredes (12, 13) en contacto térmico con los elementos de disipación térmica unidos a los conjuntos de almacenamiento de energía (20) son las paredes superior

(12) e inferior (13) de la caja (10) .

15. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que comprende por lo menos una tarjeta electrónica de gestión (40) , estando dicha tarjeta electrónica de gestión (40) en contacto con por lo menos una pared lateral (14) de la caja (10) .

16. Módulo según la reivindicación 15, caracterizado por que comprende tantas tarjetas electrónicas de gestión como paredes laterales comprende la caja, estando cada una de dichas tarjetas en contacto con una pared lateral (14) respectiva de la caja (10) .

17. Módulo según una de las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado por que las tarjetas de gestión están en contacto con la cara interna de la pared lateral de la caja.

18. Módulo según una de las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado por que las tarjetas de gestión están en contacto con la cara externa de la pared lateral de la caja. 10

19. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que los medios de conexión (30) entre dos conjuntos de almacenamiento (20) adyacentes comprenden dos tapas (32) unidas eléctricamente por una varilla (31) , comprendiendo cada tapa (32) un borne de conexión (33) destinado a estar en contacto con un orificio mecanizado pasante de la varilla (31) .

20. Módulo según la reivindicación 19, caracterizado por que las varillas (31) son de aluminio y comprenden un estañado o un niquelado a título de protección de superficie.

21. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por que los medios de conexión (30) entre dos

conjuntos de almacenamiento (20) adyacentes comprenden dos tapas (32) unidas eléctricamente por una varilla (31') soldada fuertemente sobre las tapas (32) .

22. Módulo según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado por que la superficie de contacto entre la varilla (31) y una tapa (32) es superior o igual a una cuarta parte de la superficie de la tapa (32) . 25

23. Módulo según la reivindicación 17, caracterizado por que la superficie de contacto entre la varilla (31) y una tapa (32) es superior o igual a la mitad de la superficie de la tapa (32) .

24. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que dos conjuntos de almacenamiento (20)

adyacentes están unidos eléctricamente por una pieza longitudinal (34) cuyos extremos (35, 36) forman las tapas respectivamente superiores (32) o inferiores (32') de cada uno de los conjuntos de almacenamiento (20) adyacentes de manera que se conecten eléctricamente dichos conjuntos de almacenamiento (20) adyacentes.

25. Módulo según la reivindicación 24, caracterizado por que cada extremo (35, 36) de la pieza longitudinal (34) 35 comprende unas zonas preferenciales adelgazadas radiales (37) .

26. Módulo según una de las reivindicaciones 24 o 25, caracterizado por que las zonas preferenciales adelgazadas (37) son perpendiculares de dos en dos y tienen un ángulo de 45º con el eje longitudinal (B-B) de la pieza (34) .

27. Módulo según una de las reivindicaciones 24 o 25, caracterizado por que las zonas preferenciales adelgazadas (37) son perpendiculares de dos en dos, extendiéndose por lo menos una zona (37) de cada extremo (35, 36) según el eje longitudinal (B-B) de la pieza (34) .

28. Módulo según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que los medios de conexión (30) 45 comprenden los elementos de disipación térmica (38) .

29. Módulo según la reivindicación 28, caracterizado por que los elementos de disipación térmica (38) entre los elementos y la pared del módulo comprenden una capa de elastómero.