CZ2022414A3 - Bezpečnostní systém bateriového modulu - Google Patents

Bezpečnostní systém bateriového modulu Download PDF

Info

Publication number
CZ2022414A3
CZ2022414A3 CZ2022-414A CZ2022414A CZ2022414A3 CZ 2022414 A3 CZ2022414 A3 CZ 2022414A3 CZ 2022414 A CZ2022414 A CZ 2022414A CZ 2022414 A3 CZ2022414 A3 CZ 2022414A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
heat exchange
exchange medium
battery module
safety system
flame retardant
Prior art date
Application number
CZ2022-414A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomáš Nováček
Original Assignee
Qoolers S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qoolers S.R.O. filed Critical Qoolers S.R.O.
Priority to CZ2022-414A priority Critical patent/CZ2022414A3/cs
Priority to PCT/CZ2023/050062 priority patent/WO2024067895A1/en
Publication of CZ2022414A3 publication Critical patent/CZ2022414A3/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Bezpečnostní systém bateriového modulu (1) zahrnuje zásobník (2) inhibitoru hoření pro uložení inhibitoru (3) hoření spojený s bateriovým modulem (1). Bateriový modul (1) zahrnuje množinu alespoň 3 bateriových článků, uspořádaných tak, že mezi sebou tvoří prostor pro proudění teplosměnného média (4). Bateriový modul (1) dále zahrnuje chladicí okruh (5) zahrnující vstup (6) teplosměnného média, výstup (7) teplosměnného média a rozdělovač (8) teplosměnného média. Rozdělovač (8) je spojen se vstupem (6) teplosměnného média a zahrnuje alespoň dvě od sebe vzdálená ústí pro odtok teplosměnného média (4) do prostoru pro proudění teplosměnného média (4) mezi bateriovými články. Zásobník (2) inhibitoru hoření je spojen s rozdělovačem (8) teplosměnného média. Způsob práce bezpečnostního systému bateriového modulu (1) spočívá v tom, že při dosažení kritické teploty je otevřen přístup inhibitoru (3) hoření do rozdělovače (8) teplosměnného média, skrz který je inhibitor (3) hoření ústími pro odtok teplosměnného média (4) vypuštěn do prostoru pro proudění teplosměnného média (4) mezi bateriovými články.

Description

Bezpecnostni systém bateriového modulu
Oblast techniky
Vynalez se tÿkâ bezpecnostniho systému bateriového modulu, ktery fesi aplikaci a distribuci inhibitoru hofeni v prostoru mezi jednotlivÿmi bateriovÿmi clânky, zejména pro bateriové moduly s chlazenim bateriovÿch clânkù pomoci teplosmenného média.
Dosavadni stav techniky
Bateriové moduly slozené z mnozstvi bateriovÿch clankù jsou zarizeni, u kterÿch dochâzi ke vzniceni a pozârùm, zejména v dùsledku tepelného namâhâni nebo mechanického poskozeni bateriového modulu. Krome tepelnÿch zmen (pfehfâti, extrémni zchlazeni, pozar, tepelnÿ sok) a mechanickÿch vlivù (nâraz, pad, penetrace, rozdrceni nebo vibrace) patfi k pfimÿm pficinam vzniceni také zmeny elektrickÿch vlastnosti (vnejsi ci vnitfni zkrat, pfebijeni nebo nadmerné vybiti).
K ochrane bateriovÿch modulù pfed vznicenim a nâslednÿm rozsifenim pozaru na jinâ zafizeni je v soucasné dobe vyuzivana fada bezpecnostnich funkci, pojistek ci senzorù. Krome toho jsou znamy také systémy vyuzivajici aplikaci inhibitoru hofeni, pficemz inhibitor hofeni funguje jako inhibitor probihajicich chemickÿch reakci a sekundarne z bateriového modulu vytlacuje kyslik, hoflavé pary a plyny, coz pfispiva ke snizeni tlaku i teploty v bateriovém modulu. Pouziti inhibitoru hofeni umoznuje zpomalit nebo oddalit vzniceni bateriovÿch clankù a ziskat cas pro zajisteni bezpecnosti okoli a haseni pozaru.
V soucasném stavu techniky jsou znama provedeni hasicich systémù bateriovÿch modulù s uzavfenÿm zasobnikem inhibitoru hofeni, které je pfi stanovené kritické teplote vtlaceno do prostoru mezi bateriové clânky, jako je popsano napfiklad v dokumentu WO2018139737 A1. Inhibitor hofeni je vtlacen fadou otvorù z prvni strany bateriovÿch clankù a na druhé strane bateriovÿch clankù je odvadeno ven, pficemz aplikace inhibitoru hofeni je fizena na zaklade teplotniho senzoru. V pfipade selhani kontrolni jednotky nebo teplotniho senzoru vsak mùze bÿt aplikace inhibitoru hofeni zpomalena nebo znemoznena.
Podobné feseni je zvefejneno v patentovém spise JP2012252909 A popisujicim bateriovÿ modul s hasicim systémem, kterÿ zahrnuje zâsobnik a pfivod inhibitoru hofeni do prostoru mezi bateriové clânky. Pfivod inhibitoru hofeni je zapeceten materiâlem, kterÿ se pfi dosazeni kritické teploty samovolne roztavi, cimz dojde k vypusteni inhibitoru hofeni mezi bateriové clânky. Nevÿhoda uvedeného feseni spocivâ v tom, ze jej nelze implementovat do bateriového modulu, kde jsou bateriové clânky chlazeny cirkulaci teplosmenného média.
V jiném znâmém uspofâdâni, jak je napfiklad popsâno v dokumentu EP2541666 A1, zahrnuje bateriovÿ modul soustavu natlakovanÿch lahvi s inhibitorem hofeni, pficemz câst lahvi je umistena mezi bateriovÿmi clânky. Pfi zvÿseni teploty nad kritickou mez se zvÿsi tlak v lahvi, dojde k protrzeni peceti lahve a uvolneni inhibitoru hofeni do prostoru mezi bateriové clânky. Nevÿhodou tohoto uspofâdâni je, ze inhibitor hofeni je do bateriového modulu pfivâden pouze v jednom miste, pficemz rychlé chlazeni celého bateriového modulu je nerovnomerné.
Zâdnÿ z uvedenÿch bezpecnostnich systémù nezvefejnuje systém uzpùsobenÿ pro fizenou aplikaci inhibitoru hofeni v bateriovém modulu, ve kterém jsou bateriové clânky zâroven chlazeny teplosmennÿm médiem z tepelného vÿmeniku. Dalsimi nevÿhodami je, ze inhibitor hofeni je do bateriového modulu vtlacen jednorâzove, pficemz pfi aplikaci pouze jednim otvorem je rovnez nerovnomerne rozptÿlen mezi vsechny bateriové clânky.
- 1 CZ 2022 - 414 A3
Podstata vynâlezu
Vÿse uvedené nedostatky do jisté miry odstranuje bezpecnostni systém bateriového modulu dle tohoto vynâlezu, kterÿ zahrnuje zâsobnik inhibitoru horeni pro ulozeni inhibitoru horeni spojenÿ s bateriovÿm modulem, pricemz bateriovÿ modul zahrnuje mnozinu alespon 3 bateriovÿch clânkù, které jsou usporâdâny tak, ze mezi sebou tvori prostor pro proudeni teplosmenného média. Bateriovÿ modul dâle zahrnuje chladici okruh bateriového modulu zahrnujici vstup teplosmenného média, vÿstup teplosmenného média a rozdelovac teplosmenného média, pricemz rozdelovac teplosmenného média je spojen se vstupem teplosmenného média a zahrnuje alespon dve od sebe vzdâlenâ ùsti pro odtok teplosmenného média do prostoru pro proudeni teplosmenného média mezi bateriovÿmi clânky, pricemz zâsobnik inhibitoru horeni je spojen s rozdelovacem teplosmenného média. Rozdelovac teplosmenného média funguje jako tepelnÿ vÿmenik bateriového modulu, kterÿm cirkuluje teplosmenné médium a ochlazuje bateriové clânky. Vÿhodou pripojeni zâsobniku inhibitoru horeni k rozdelovaci teplosmenného média je efektivni distribuce inhibitoru horeni, nebof teplosmenné médium je v rozdelovaci nahrazeno inhibitorem horeni a tok inhibitoru horeni je nâsledne skrz jednotlivâ ùsti rozdelovace rozdelen na vice paralelnich proudù prochâzejicich prostorem mezi bateriovÿmi clânky.
Zâsobnik inhibitoru horeni je ve vÿhodném provedeni spojen spojovacim potrubim primo s rozdelovacem teplosmenného média, pricemz spojovaci potrubi zahrnuje pecef nebo ventil, pricemz pecef je vyrobena z materiâlu s teplotou tâni odpovidajici prvni kritické teplote bateriového modulu, a ventil zahrnuje elektronické ovlâdâni spojené s teplotnim senzorem. Zarazenim jednorâzové peceti z roztavitelného materiâlu nebo elektronicky ovlâdaného termoregulacniho ventilu je pri dosazeni kritické teploty v bateriovém modulu zajisteno automatické uvolneni inhibitoru horeni do rozdelovace a pripravena aplikace inhibitoru horeni do prostoru mezi bateriové clânky. Prvni kritickou teplotou je myslena teplota, pri které hrozi nâhlé a nekontrolované prehrâti bateriového clânku a nâsledne riziko vzniceni bateriového modulu.
Ve vÿhodném provedeni bezpecnostniho systému bateriového modulu zahrnuje chladici okruh bateriového modulu privodni potrubi teplosmenného média pripojené ke vstupu teplosmenného média opatrené prvnim vicecestnÿm ventilem, pricemz zâsobnik inhibitoru horeni je spojen s rozdelovacem teplosmenného média pres privodni potrubi, pricemz zâsobnik inhibitoru horeni je spojen s privodnim potrubim pres prvni vicecestnÿ ventil. Provedeni spojeni zâsobniku inhibitoru horeni se vstupem teplosmenného média pres privodni potrubi s prvnim vicecestnÿm ventilem umoznuje redukovat mnozstvi dopravnich cest v systému
Prvnim vicecestnÿm ventilem je ve vÿhodném provedeni trojcestnÿ ventil majici dve polohy, pricemz v prvni poloze je otevren prostup teplosmenného média do rozdelovace a zavren prostup inhibitoru horeni a ve druhé poloze je otevren prostup inhibitoru horeni do rozdelovace teplosmenného média a zavren prostup teplosmenného média. Provedeni spojeni zâsobniku inhibitoru horeni pres privodni potrubi s prvnim vicecestnÿm ventilem umoznuje selektivne prepinat mezi privodem teplosmenného média a privodem inhibitoru horeni do rozdelovace. Vÿhodou oproti provedeni s roztavitelnou peceti je moznost znovu uzavrit pristup inhibitoru horeni do rozdelovace.
Ve vÿhodném provedeni bezpecnostniho systému bateriového modulu zahrnuje chladici okruh bateriového modulu chladic teplosmenného média a odvodni potrubi spojujici vÿstup teplosmenného média a chladic teplosmenného média, pricemz odvodni potrubi je opatrené druhÿm vicecestnÿm ventilem a zâsobnik inhibitoru horeni je spojen s odvodnim potrubim pres druhÿ vicecestnÿ ventil. Napojeni zâsobniku inhibitoru horeni k odvodnimu potrubi pres druhé spojovaci potrubi a druhÿ vicecestnÿ ventil umoznuje odvod teplosmenného média do zâsobniku inhibitoru horeni.
Druhÿm vicecestnÿm ventilem je ve vÿhodném provedeni trojcestnÿ ventil majici dve polohy, pricemz v prvni poloze je otevren prostup do chladice teplosmenného média a zavren prostup do
- 2 CZ 2022 - 414 A3 zâsobniku inhibitoru horeni a ve druhé poloze je zavren prostup do chladice teplosmenného média a otevren prostup do zasobniku inhibitoru horeni. Prepnutim druhého vicecestného ventilu do druhé polohy je tedy zavren prostup teplosmenného média do chladice, pricemz teplosmenné médium je z rozdelovace odvedeno pouze do zasobniku inhibitoru horeni, odkud je inhibitor horeni teplosmennÿm médiem rychleji samovolne vytlacen do rozdelovace.
Ve vÿhodném provedeni je alespon cast rozdelovace teplosmenného média vyrobena z materiâlu, jehoz teplota tâni je vyssi nez teplota tâni peceti. Spojenim jednorâzové peceti nebo termoregulacniho ventilu a nâsledne roztavitelného rozdelovace lze dosâhnout aplikace inhibitoru horeni ve dvou krocich, pricemz roztavenim rozdelovace nebo jeho câsti je urychlena lokâlni aplikace inhibitoru horeni primo k prehrâtému bateriovému clânku, pripadne aplikace inhibitoru horeni do celého prostoru mezi bateriovÿmi clânky, pokud teplota rychle narùstâ.
Ve vÿhodném provedeni rozdelovace teplosmenného média mâ ùsti pro odtok teplosmenného média tvar trubky vlozené mezi bateriové clânky. Provedeni ùsti ve tvaru trubky je vÿhodné pro usmerneni toku teplosmenného média nebo inhibitoru horeni z rozdelovace.
Podstata zpùsobu prâce bezpecnostniho systému bateriového modulu dle tohoto vynâlezu spocivâ v tom, ze pri dosazeni prvni kritické teploty je otevren pristup inhibitoru horeni do rozdelovace teplosmenného média, skrz kterÿ je inhibitor horeni ùstimi pro odtok teplosmenného média vypusten do prostoru pro proudeni teplosmenného média mezi bateriovÿmi clânky. Tento zpùsob aplikace inhibitoru horeni umoznuje pri dosazeni prvni kritické teploty vyuzit stâvajici rozdelovac teplosmenného média, kterÿm je misto teplosmenného média efektivne distribuovân inhibitor horeni.
Ve vÿhodném provedeni zpùsobu prâce bezpecnostniho systému bateriového modulu je pri dosazeni prvni kritické teploty zavren pristup teplosmenného média do rozdelovace. Uzavrenim pristupu teplosmenného média je uprednostnen pristup vÿhradne inhibitoru horeni do rozdelovace a urychlena aplikace inhibitoru horeni.
Ve vÿhodném provedeni zpùsobu prâce bezpecnostniho systému bateriového modulu je pri dosazeni druhé kritické teploty roztavena alespon câst rozdelovace teplosmenného média. Roztavenim alespon câsti rozdelovace je dosazeno urychleni aplikace inhibitoru horeni, coz je vÿhodné pri nerovnomerném rozlozeni teploty v râmci bateriového modulu, pricemz rozdelovac mùze bÿt roztaven pouze v oblasti s prehrâtÿmi bateriovÿmi clânky nebo u konkrétniho kriticky prehrâtého bateriového clânku.
Objasneni vÿkresù
Podstata vynâlezu j e dâle obj asnena na prikladech j eho uskutecneni, které j sou popsâny s vyuzitim pripojenÿch vÿkresù, kde na:
obr. 1 je schematicky znâzorneno prvni prikladné provedeni bezpecnostniho systému bateriového modulu dle tohoto vynâlezu, obr. 2 je schematicky znâzorneno druhé prikladné provedeni bezpecnostniho systému bateriového modulu dle tohoto vynâlezu s vicecestnÿmi ventily.
Priklady uskutecneni vynâlezu
Vynâlez bude dâle objasnen na prikladech uskutecneni s odkazem na prislusné vÿkresy. Prvnim prikladnÿm provedenim vynâlezu je bezpecnostni systém bateriového modulu 1 s chladicim
- 3 CZ 2022 - 414 A3 okruhem 5 bateriového modulu, kde je zâsobnik 2 inhibitoru horeni spojen spojovacim potrubim 9 primo s rozdelovacem 8 teplosmenného média, coz je schematicky znâzorneno na Obr. 1.
Bezpecnostni systém bateriového modulu 1 zahrnuje zasobnik 2 inhibitoru horeni pro ulozeni inhibitoru 3 horeni, bateriovÿ modul 1 s chladicim okruhem 5 a spojovaci potrubi 9 pro privod inhibitoru 3 horeni do bateriového modulu 1, pricemz bateriovÿ modul 1 zahrnuje mnozinu alespon 3 bateriovÿch clânkû, které mezi sebou tvori prostor pro proudeni teplosmenného média 4. Chladici okruh 5 bateriového modulu zahrnuje vstup 6 teplosmenného média do bateriového modulu 1, vÿstup 6 teplosmenného média z bateriového modulu 1 a dâle rozdelovac 8 teplosmenného média spojenÿ se vstupem 6 teplosmenného média, pricemz vstupem a vÿstupem 6, 7 teplosmenného média se rozumi otvory pro privod a odvod teplosmenného média 4. Teplosmennÿm médiem 4 je v tomto provedeni chladici kapalina, kterâ pres rozdelovac 8 vstupuje do prostoru mezi bateriové clânky, cimz ochlazuje bateriové clânky. Chladici okruh 5 bateriového modulu dâle zahrnuje chladic 13 teplosmenného média, pricemz vstup 6 teplosmenného média je spojen s chladicem 13 pnvodnim potrubim 11, které privâdi do bateriového modulu 1 teplosmenné médium 4 pripravené k chlazeni bateriovÿch clânkû, a vÿstup 7 teplosmenného média je spojen s chladicem 13 odvodnim potrubim 14 odvâdejicim ohrâté teplosmenné médium 4 zpet do chladice 13. Chladici okruh 5 je soucâsti HVAC systému vozidla (Heating, Ventilation, and Air Conditioning System), kterÿ slouzi ke kontrole teploty, ventilace a kvality vzduchu uvnitr vozidla. Celÿ HVAC systém zahrnuje dalsi prvky, které jsou schematicky zobrazeny na Obr. 1 a 2 v prostoru nad chladicim okruhem 5.
Rozdelovac 8 teplosmenného média spojenÿ se vstupem 6 teplosmenného média je umistenÿ uvnitr bateriového modulu 1 a jde o integrovanÿ kanâl s oddelenÿmi ùstimi (neni zobrazeno na obrâzku), kterÿ je v primém kontaktu se vsemi bateriovÿmi clânky. Tok teplosmenného média 4 je temito ùstimi rozdelen do mnozstvi paralelnich proudû prochâzejicich prostorem pro proudeni teplosmenného média 4 mezi bateriovÿmi clânky, pricemz pocet ùsti odpovidâ poctu bateriovÿch clânkû. Zâsobnik 2 inhibitoru horeni pro ulozeni inhibitoru 3 horeni je spojovacim potrubim 9 spojen s rozdelovacem 8, pricemz spojovaci potrubi 9 zahrnuje uzâver uzpûsobenÿ k uvolneni prûchodu inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8 pri dosazeni prvni kritické teploty bateriového modulu 1. V prvnim prikladném provedeni je uzâver proveden jako jednorâzovâ pecet 10 umistenâ v miste spojeni spojovaciho potrubi 9 s rozdelovacem 8 a vyrobenâ ze speciâlniho materiâlu, pricemz bod tâni materiâlu peceti 10 je shodnÿ s prvni kritickou teplotou, pri které je zâdouci naplneni rozdelovace 8 inhibitorem horeni 3. Pri dosazeni prvni kritické teploty je pecet 10 roztavena, cimz je umozneno vtlaceni inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8. Uzâver ve forme jednorâzové peceti 10 mûze bÿt umisten kdekoli ve spojovacim potrubi 9, avsak vzdy uvnitr bateriového modulu 1, aby mohla bÿt pecet 10 v zâvislosti na teplote uvnitr bateriového modulu 1 vedenim tepla roztavena.
Prvni kritickâ teplota priblizne odpovidâ minimâlni teplote, pri které dochâzi k elektrochemickÿm zmenâm v bateriovém clânku povazovanÿm za spoustec tepelného ùniku (thermal runaway), pri kterém dochâzi k prudkému a nekontrolovanému prehrâti bateriového clânku a nâsledne riziku vzniceni bateriového clânku. U beznÿch bateriovÿch clânkû se prvni kritickâ teplota pohybuje v rozmezi 80 az 120 °C v zâvislosti na typu a chemickém slozeni, u nekterÿch typû bateriovÿch clânkû mûze bÿt dolni hranice i pod 50 °C. U bezpecnostniho systému bateriového modulu 1 dle vynâlezu je vsak hodnota prvni kritické teploty dâle zâvislâ na chladici kapacite cirkulujicicho teplosmenného média 4 a efektivite teplosmenného média 4 zchladit prehrâtÿ bateriovÿ clânek tak, aby nedoslo k jeho vzniceni. V pripade dostatecného zchlazeni prehrâtého bateriového clânku teplosmennÿm médiem 4 je tento bateriovÿ clânek jiz nefunkcni, avsak zbÿvajici bateriové clânky v bateriovém modulu 1 stâle plni svou funkci a dâle nehrozi nebezpeci vzniceni a poskozeni celého bateriového modulu 1.
Rozdelovac 8, nebo alespon kritickâ câst rozdelovace 8 v kontaktu s bateriovÿmi clânky je vyrobena z materiâlu, j ehoz bod tâni odpovidâ druhé kritické teplote, pricemz druhâ kritickâ teplota je vyssi nez prvni kritickâ teplota a odpovidâ teplote, pri které je zâdouci rychlejsi (okamzité)
- 4 CZ 2022 - 414 A3 uvolneni inhibitoru 3 horeni z rozdelovace 8 do prostoru mezi prehrâté bateriové clânky. Druha kritickâ teplota opet zâvisi na typu a chemickém slozeni bateriovÿch clânkù a chladici kapacite cirkulujicicho teplosmenného média 4, pricemz se mùze pohybovat v rozmezi od 150 do 220 °C.
Aplikace inhibitoru 3 horeni do bateriového modulu 1 za pouziti bezpecnostniho systému dle prvniho prikladného provedeni probihâ takto: nejprve pri dosazeni prvni kritické teploty v bateriovém modulu 1 dojde k roztaveni peceti 10 mezi zâsobnikem 2 inhibitoru horeni a rozdelovacem 8. Roztaveni peceti 10 mùze dle rychlosti vzestupu teploty probihat po delsi dobu a otevirat prùchod inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8 postupne. Inhibitorem 3 horeni je tak naplnen rozdelovac 8 a soucasne vytlaceno teplosmenné médium 4, pricemz zâsobnik 2 inhibitoru horeni je v tomto prikladném provedeni umisten v prostoru nad bateriovÿm modulem 1 a ke vtlaceni inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8 dochâzi samovolne vlivem gravitace. V tomto okamziku je tedy bezpecnostni systém pripraven. Pri dalsim zvÿseni teploty bateriového modulu 1 na druhou kritickou teplotu dojde k roztaveni rozdelovace 8 nebo jeho câsti a inhibitor 3 horeni je nâsledne uvolnen do celého prostoru mezi bateriové clânky. Rozdelovac 8 je v primém kontaktu s bateriovÿmi clânky, a tudiz mùze k roztaveni rozdelovace 8 dojit pouze v kritickém miste u prehrâtÿch bateriovÿch clânkù.
Ve druhém prikladném provedeni bezpecnostniho systému bateriového modulu 1 schematicky znâzorneném na Obr. 2 zahrnuje privodni potrubi 11 vedouci ke vstupu 6 teplosmenného média prvni vicecestnÿ ventil 12, pricemz zâsobnik 2 inhibitoru horeni je pripojen spojovacim potrubim 9 k privodnimu potrubi 11 pres prvni vicecestnÿ ventil 12. V tomto provedeni jde o termoregulacni, elektronicky ovlâdanÿ trojcestnÿ ventil majici dve polohy, pricemz v prvni poloze je otevren prostup teplosmenného média 4 do rozdelovace 8 a zavren prostup inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8, a ve druhé poloze je otevren prostup inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8 a zavren prostup teplosmenného média 4 do rozdelovace 8. Prvni vicecestnÿ ventil 12 je tedy uzpùsoben k prepinâm, pripadne rozdelovâni privodu teplosmenného média 4 a inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8.
Druhé prikladné provedeni zahrnuje druhé spojovaci potrubi 9, které primo spojuje zâsobnik 2 inhibitoru horeni a odvodni potrubi 14, pricemz zâsobnik 2 inhibitoru horeni je pripojen druhÿm spojovacim potrubim 9 k odvodnimu potrubi 14 pres druhÿ vicecestnÿ ventil 15, kde druhÿm vicecestnÿm ventilem 15 je opet trojcestnÿ ventil majici dve polohy. V prvni poloze je otevren prostup teplosmenného média 4 z rozdelovace 8 do chladice 13 teplosmenného média a zavren prostup do zâsobniku 2 inhibitoru horeni, ve druhé poloze je zavren prostup do chladice 13 teplosmenného média a otevren prostup do zâsobniku 2 inhibitoru horeni. Zavedenim druhého spojovaciho potrubi 9 a druhého vicecestného ventilu 15 je zâsobnik 2 inhibitoru horeni v okruhu primo napojen také na odvodni potrubi 14, pricemz nastavenim prvniho a druhého vicecestného ventilu 12,15 lze prepinat mezi prùchodem teplosmenného média 4 a inhibitoru 3 horeni rozdelovacem 8. Ve druhém prikladném provedeni bezpecnostniho systému je vtlaceni inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8 pohâneno pomoci cerpadla, pricemz umisteni zâsobniku 2 inhibitoru horeni vùci bateriovému modulu 1 neni nijak prostorove omezeno.
Aplikace inhibitoru horeni do bateriového modulu 1 za pouziti bezpecnostniho systému dle druhého prikladného provedeni probihâ takto: pri dosazeni prvni kritické teploty v bateriovém modulu 1 dojde k prepnuti prvniho vicecestného ventilu 12 z prvni polohy do druhé polohy a zmene média privâdeného do rozdelovace 8 z teplosmenného média 4 na inhibitor 3 horeni (ze zâsobniku 2 inhibitoru horeni). Zâroven dojde k prepnuti druhého vicecestného ventilu 15 z prvni polohy do druhé polohy, pricemz pristup teplosmenného média 4 do chladice 13 je uzavren a teplosmenné médium 4 je pres druhÿ vicecestnÿ ventil 15 odtahovâno do zâsobniku 2 inhibitoru horeni, cimz je inhibitor 3 horeni vytlacen ze zâsobniku 2 inhibitoru horeni a nâsledne spojovacim potrubim 9 a privodnim potrubim 11 priveden primo do rozdelovace 8. Vstupem 6 teplosmenného média je tedy do rozdelovace 8 privâden misto teplosmenného média 4 inhibitor 3 horeni. Po naplneni rozdelovace 8 inhibitorem 3 horeni je bezpecnostni systém pripraven, pricemz po
- 5 CZ 2022 - 414 A3 dosazeni druhé kritické teploty je prûbeh haseni totoznÿ jako u bezpecnostniho systému dle prvniho prikladného provedeni.
V altemativnim provedeni rozdelovace 8 teplosmenného média ma ùsti pro odtok teplosmenného média 4 tvar trubky vlozené mezi bateriové clanky. Tvarovanim ùsti ve tvaru trubek lze lépe usmernit tok teplosmenného média 4, a tedy i inhibitoru 3 horeni mezi bateriové clanky.
V altemativnim provedeni mûze bÿt jednorâzovâ pecef 10 ve spojovacim potrubi 9_nahrazena elektronicky ovladanÿm termoregulacnim ventilem spojenÿm s teplotnim senzorem (neni zobrazeno na obrazku), pricemz ventilem mûze bÿt castecne nebo zcela otevren prûchod inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8. Samotnÿ termoregulacni ventil mûze bÿt umisten kdekoli po délce spojovaciho potrubi 9 mezi zasobnikem 2 inhibitoru horeni a rozdelovacem 8 i mimo bateriovÿ modul 1, pricemz v primém kontaktu s teplosmennÿm médiem 4 v bateriovém modulu 1 musi bÿt alespon teplotni senzor komunikacne spojenÿ s termoregulacnim ventilem. Vÿhodou elektronicky rizeného ventilu je moznost opetovného uzavreni prûchodu inhibitoru 3 horeni do rozdelovace 8.
Alternativni provedeni bezpecnostniho systému bateriového modulu 1 mohou zahrnovat kombinace prvkû uvedenÿch v prvnim a druhé prikladném provedeni. Napr. prvni prikladné provedeni mûze alternativne zahrnovat aplikaci inhibitoru 3 horeni ze zasobniku 2 inhibitoru horeni do rozdelovace 8 s vyuzitim cerpadla nebo natlakovanim.
Jiné provedeni bezpecnostniho systému mûze zahrnovat pouze jeden (prvni) vicecestnÿ ventil 12 spojujici zasobnik 2 inhibitoru horeni se vstupem 6 teplosmenného média do bateriového modulu 1.
Bezpecnostni systém bateriového modulu 1 podle druhého prikladného provedeni mûze bÿt uzpûsoben také pro soustavu vice paralelne zapojenÿch bateriovÿch modulû 1, pricemz zasobnik 2 inhibitoru horeni je pres prislusné prvni vicecestné ventily 12 pripojen ke kazdému z bateriovÿch modulû 1 v soustave. V tomto provedeni je inhibitor 3 horeni aplikovan pouze do konkrétniho bateriového modulu 1, u kterého hrozi nebezpeci pozaru, cimz je mozné zachranit zbÿvajici bateriové moduly 1.

Claims (11)

1. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) zahrnujici zâsobnik (2) inhibitoru horeni pro ulozeni inhibitoru (3) horeni spojenÿ s bateriovÿm modulem (1), pricemz bateriovÿ modul (1) zahrnuje mnozinu alespon 3 bateriovÿch clânkù, vyznacujici se tim, ze bateriové clânky jsou usporâdâny tak, ze mezi sebou tvori prostor pro proudeni teplosmenného média (4), a ze bateriovÿ modul (1) zahrnuje chladici okruh (5) bateriového modulu zahrnujici vstup (6) teplosmenného média, vÿstup (7) teplosmenného média a rozdelovac (8) teplosmenného média, pricemz rozdelovac (8) teplosmenného média je spojen se vstupem (6) teplosmenného média a zahrnuje alespon dve od sebe vzdâlenâ ùsti pro odtok teplosmenného média (4) do prostoru pro proudeni teplosmenného média (4) mezi bateriovÿmi clânky, pricemz zâsobnik (2) inhibitoru horeni je spojen s rozdelovacem (8) teplosmenného média.
2. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nâroku 1, vyznacujici se tim, ze zâsobnik (2) inhibitoru horeni je spojen spojovacim potrubim (9) primo s rozdelovacem (8) teplosmenného média, pricemz spojovaci potrubi (9) zahrnuje pecef (10) nebo ventil, pricemz pecef (10) je vyrobena z materiâlu s teplotou tâni odpovidajici prvni kritické teplote bateriového modulu (1), a ze ventil zahrnuje elektronické ovlâdâni spojené s teplotnim senzorem.
3. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nâroku 1, vyznacujici se tim, ze chladici okruh (5) bateriového modulu zahrnuje privodni potrubi (11) teplosmenného média pripojené ke vstupu (6) teplosmenného média opatrené prvnim vicecestnÿm ventilem (12), pricemz zâsobnik (2) inhibitoru horeni je spojen s rozdelovacem (8) teplosmenného média pres privodni potrubi (11), pricemz zâsobnik (2) inhibitoru horeni je spojen s privodnim potrubim (11) pres prvni vicecestnÿ ventil (12).
4. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nâroku 3, vyznacujici se tim, ze prvnim vicecestnÿm ventilem (12) je trojcestnÿ ventil majici dve polohy, pricemz v prvni poloze je otevren prostup teplosmenného média (4) do rozdelovace (8) a zavren prostup inhibitoru (3) horeni a ve druhé poloze je otevren prostup inhibitoru (3) horeni do rozdelovace (7) teplosmenného média a zavren prostup teplosmenného média (4).
5. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nârokù 1 az 4, vyznacujici se tim, ze chladici okruh (5) bateriového modulu zahrnuje chladic (13) teplosmenného média a odvodni potrubi (14) spojujici vÿstup (7) teplosmenného média a chladic (13) teplosmenného média, pricemz odvodni potrubi (14) je opatrené druhÿm vicecestnÿm ventilem (15) a zâsobnik (2) inhibitoru horeni je spojen s odvodnim potrubim (14) pres druhÿ vicecestnÿ ventil (15).
6. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nâroku 5, vyznacujici se tim, ze druhÿm vicecestnÿm ventilem (15) je trojcestnÿ ventil majici dve polohy, pricemz v prvni poloze je otevren prostup do chladice (13) teplosmenného média a zavren prostup do zâsobniku (2) inhibitoru horeni a ve druhé poloze je zavren prostup do chladice (12) teplosmenného média a otevren prostup do zâsobniku (2) inhibitoru horeni.
7. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nârokù 1 az 4, vyznacujici se tim, ze alespon câst rozdelovace (8) teplosmenného média je vyrobena z materiâlu, jehoz teplota tâni je vyssi nez teplota tâni peceti (10).
8. Bezpecnostni systém bateriového modulu (1) podle nârokù 1 az 7, vyznacujici se tim, ze ùsti pro odtok teplosmenného média (4) z rozdelovace (8) teplosmenného média mâ tvar trubky vlozené mezi bateriové clânky.
9. Zpùsob prâce bezpecnostniho systému bateriového modulu (1) podle nârokù 1 az 8, vyznacujici se tim, ze pri dosazeni prvni kritické teploty je otevren pristup inhibitoru (3) horeni do rozdelovace (8) teplosmenného média, skrz kterÿ je inhibitor (3) horeni ùstimi pro odtok
- 7 CZ 2022 - 414 A3 teplosmenného média (4) vypusten do prostoru pro proudeni teplosmenného média (4) mezi bateriovÿmi clanky.
10. Zpûsob prâce bezpecnostniho systému bateriového modulu (1) podle nâroku 9, vyznacujici se tim, ze pri dosazeni prvni kritické teploty je zavren pnstup teplosmenného média (4) do 5 rozdelovace (7).
11. Zpûsob prâce bezpecnostniho systému bateriového modulu (1) podle nârokû 9 az 10, vyznacujici se tim, ze pri dosazeni druhé kritické teploty je roztavena alespon câst rozdelovace (8) teplosmenného média.
CZ2022-414A 2022-09-29 2022-09-29 Bezpečnostní systém bateriového modulu CZ2022414A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-414A CZ2022414A3 (cs) 2022-09-29 2022-09-29 Bezpečnostní systém bateriového modulu
PCT/CZ2023/050062 WO2024067895A1 (en) 2022-09-29 2023-09-26 Safety system of a battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-414A CZ2022414A3 (cs) 2022-09-29 2022-09-29 Bezpečnostní systém bateriového modulu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2022414A3 true CZ2022414A3 (cs) 2024-04-10

Family

ID=88839296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-414A CZ2022414A3 (cs) 2022-09-29 2022-09-29 Bezpečnostní systém bateriového modulu

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ2022414A3 (cs)
WO (1) WO2024067895A1 (cs)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101652975B1 (ko) * 2014-08-28 2016-09-12 (주)오렌지파워 에너지저장시스템
DE102019219207A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriesystem
KR102514682B1 (ko) * 2020-10-19 2023-03-29 주식회사 스탠더드시험연구소 효율과 안전성이 향상된 배터리 열관리방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024067895A1 (en) 2024-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3761430B1 (en) Fire suppression arrangement
CN110892576B (zh) 用于电池系统调温的调温装置、电池系统以及用于电池系统的调温和/或灭火的方法
CN107710493A (zh) 电池组及电池组系统
CN109792094B (zh) 具有紧急冷却装置的电蓄能器
CN112151710B (zh) 电池包热安全结构、电池包热管理系统及车辆
CZ2022414A3 (cs) Bezpečnostní systém bateriového modulu
JP7086106B2 (ja) エネルギアキュムレータを備えたレール車両
CN113471591A (zh) 一种用于车辆的动力电池总成和具有其的车辆
JP4316527B2 (ja) 蓄熱式熱供給装置
JP2012098227A (ja) 試験用エンジン冷却水循環システム
JP2009264448A (ja) 水素ガス放出・吸蔵システム
CN114597543A (zh) 一种防热失控电池包及控制方法
CN115176375A (zh) 用于机动车辆的电能储存装置
CN210074096U (zh) 一种动力电池热失控自动保护装置
CN114976349A (zh) 一种自灭火的新能源汽车动力电池冷却系统
JP2009092160A (ja) 燃料ガスタンク
CA3095217C (en) Frost protection apparatus for water supply apparatus in recreational vehicles
KR20210151276A (ko) 배터리의 온도를 복합적으로 관리하는 배터리 장치
CN219778997U (zh) 储能系统
CN217086699U (zh) 一种防热失控电池系统
JP5749999B2 (ja) 蓄熱装置
CN214946657U (zh) 一种自反馈调节的阀门装置及灭火设备
JP2016165915A (ja) 冷却システム
CN113725518B (zh) 冷却装置和冷却系统
JPH04106965A (ja) 冷却装置