ES1306857U - Sistema de seguridad en baterías - Google Patents

Abstract

Sistema de seguridad en baterías, del tipo que comprende uno o más paquetes de celdas o baterías individuales (1), cada celda o batería individual (1) con al menos una cara de contacto orientada hacia la celda o batería individual (1) adyacente, y una unidad de control (15) de la batería, caracterizado por que cada cara de contacto comprende una lámina (8) con topes (10) en sus esquinas, y un empujador (11) de menor tamaño que los topes (10), disponiéndose un sensor de presión (9) matricial entre cada par de láminas (8), con los empujadores (11) alineados con el sensor de presión (9) y estando el sensor de presión (9) conectado a la unidad de control (15).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de seguridad en baterías

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención es un sistema de seguridad en baterías, para controlar la deformación y posterior incendio en baterías, especialmente las de alto voltaje destinadas a vehículos eléctricos, híbridos, híbridos enchufables y sistemas de acumulación de energía eólica y solar. Se trata de una innovación que, dentro de las técnicas actuales, aporta seguridad y ventajas desconocidas hasta ahora.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los fabricantes de baterías de alto voltaje destinadas a la fabricación de vehículos eléctricos cien por cien, microhíbridos, híbridos, híbridos enchufables y sistemas de acumulación de energía eólica y solar, entre otros usos, se enfrentan directamente a la falta de control del estado físico de las baterías.

Los fabricantes de baterías implementan unidades de control llamadas BMUBattery Management Unit,que están destinadas al control del voltaje y capacidad de las celdas, su balanceo para igualar la carga entre ellas. Pero las baterías a lo largo de su vida útil tras sus cargas y descargas sufren una oxidación interior haciendo que estas se hinchen o deformen poniendo en peligro la estabilidad de la batería. Una vez deformada las celdas interiores, y dependiendo del grado de deformación, la batería puede ponerse en corto circuito y originar el posterior incendio. Actualmente ya empiezan a envejecer estas baterías y empiezan a verse incendios de vehículos, estaciones de acumulación de energía solar y eólica, con el peligro y daños que ocasionan a personas y bienes colindantes. Por eso, gracias a esta invención, la previsión de la deformación o hinchado de las baterías es más precisa y segura pues el mismo sistema avisa y puede tomar las acciones necesarias.

En el caso de vehículos, las acciones pueden ser impedir un nuevo arranque después de una parada, impedir una nueva carga, detener la carga actual en caso de estar conectado a un cargador externo, también impedir la carga por regeneración en las frenadas del vehículo. Con todo esto se pueden evitar los actuales incendios de vehículos eléctricos en sus diferentes modalidades ya mencionadas con el peligro que esto entraña cuando estos incendios se producen en puntos de carga públicos, sitios cerrados o de acceso público. Con la invención es posible adelantarse a los acontecimientos y se puede evitar el incendio y la pérdida total o parcial del vehículo, por no mencionar los daños físicos a personas, instalaciones y vehículos cercanos.

En el caso de sistemas de acumulación de energía solar o eólica, también se puede interrumpir la carga, evitando así una deformación o hinchado critico de las baterías y el posterior incendio y facilitando al personal de mantenimiento la localización de la batería dañada para su posterior reemplazo. Esta invención permite adelantarse a los acontecimientos y evitar el incendio de instalaciones de acumulación de energía solar y eólica.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención la creación de un sistema de seguridad en baterías, que permite asegurar el control de la deformación o hinchado de las baterías, y resulta en una innovación notable dentro de su campo de aplicación en el estado de la técnica actual, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan la presente descripción.

Concretamente, lo que la invención propone es un sistema de seguridad completo que comprende un sensor táctil, o de presión, matricial, instalado antes y después de cada batería individual que componen un paquete de baterías o celdas. Estos sensores serán gestionados por la unidad de control encargada con la implementación del software y hardware en la ya existente BMU,Battery Management Unit.Así, esta unidad de control puede identificar el paquete o conjunto de baterías que se encuentra en un estado crítico, con incremento de volumen es decir hinchado o deformación, y poder tomar las medidas necesarias para evitar el posterior incendio de las mismas. Esto permite evitar que, al envejecer estas baterías, pueda producirse incendios de vehículos, de estaciones de acumulación de energía solar y eólica, etc. con el peligro y los daños que ocasionan a personas y bienes colindantes.

Por ello, el sistema de seguridad en baterías, mediante el control de su deformación o hinchado, presenta una innovación de características desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.

EXPLICACION DE LAS FIGURAS

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a la mejor compresión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de unas figuras en las que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.

La figura 1 corresponde con una vista en perspectiva simplificada de dos baterías individuales (una en línea discontinua) con las láminas intermedias, los topes, el sensor de presión matricial... según una realización.

La figura 2 corresponde con una vista lateral de tres baterías, según una segunda realización

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.

En las figuras se aprecia una realización de la presente invención, mostrando un sistema de seguridad en baterías, del tipo que posee varias celdas o paquetes de baterías individuales, mediante el control de la deformación o hinchado de las baterías individuales o celdas.

Las baterías individuales (1) se instalan en serie o en paralelo dentro de un paquete, generalmente acoplados en celdas con varias baterías individuales (1). Para los automóviles eléctricos y sistemas de acumulación de energía solar o eólica se utilizan varios paquetes de baterías independientes (1), dependiendo del voltaje y la capacidad deseados. Todos estas celdas se instalan dentro de un cofre, el cual suele estar provisto en su interior de un sistema de refrigeración y de una unidad de control (15) que gestiona la BMU.

Para ello, la batería representada comprende una serie de baterías individuales (1), formadas por un elemento generalmente prismático, aunque puede ser cilíndrico. En esta realización se han representado baterías individuales prismáticas, pero se ha de considerar que todo lo indicado en este ejemplo es aplicable a cualquier otro tipo de baterías individuales (1). Cada batería individual (1) tiene al menos una cara de contacto enfrentada a la batería o baterías individuales (1) adyacentes, teniendo la mayoría de las baterías individuales (1) dos caras de contacto entre sí. Es en estas caras de contacto donde se dispone el sistema de seguridad, dado que es la zona donde se detecta mejor el hinchado de las baterías.

El sistema de seguridad comprende por lo menos dos láminas (8) flexibles de presión opuestas entre sí, cada una en una batería individual (1) o celda. Entre cada par de láminas (8) se dispone una sensor de presión (9) matricial (con pulsadores o zonas sensibles en filas y columnas), provisto de un conector (12) para comunicarse con la unidad de control. Las láminas (8) están separadas por unos topes (10) en sus esquinas, para asegurar que sólo se produce el contacto cuando se deforman las baterías, estando el resto del tiempo todo a un distancia prefijada. Uno o más empujadores (11), de menor tamaño que los topes (10), se disponen en las láminas (8) para que contacten con las zonas sensibles del sensor de presión (9) cuando se deforma la batería individual (1). Esta presencia de topes (10) y empujadores (11) permite que sea la diferencia entre la dimensión de ambos la que ajuste la deformación detectable. Si la diferencia es reducida, el sistema será muy sensible y detectará una pequeña deformación. Si es mucha, será necesario que se produzca una gran deformación. En paralelo, la presencia de topes (10) y empujadores (11) permite mantener el paso de aire de refrigeración entre las baterías individuales (1), gracias a la distancia fijada por los topes (10).

Este sistema de control de la deformación o hinchado de las baterías, generalmente es instalado a ambos lados de cada una de las baterías individuales (1) que se encuentran dentro de una caja o paquete (6) de baterías o celdas. Se ha de considerar que el sistema de seguridad también puede disponerse entre la batería individual (1) y la pared de la caja o el paquete (6), o de la estructura que la porta. En este caso se dispondrá una lámina (8) (con topes ( 10) en las esquinas y un empujador (11) central) y los sensores de presión (9), no siendo necesario disponer de la segunda lámina (8) en el lado que no se deforma, dado que los sensores de presión (9) se podrán apoyar directamente en ese lado. Sin embargo, pese a no ser necesario, se puede hacer que los sensores de presión (9) estén separados de la pared de la caja o paquete (6) por esa segunda lámina (8) con topes (10) en sus esquinas, y un empujador (11) de menor tamaño que los topes (10)

Los elementos del sensor de presión (9) están unidos a la unidad de control que gestiona el BMU, de forma que el estado de deformación de la batería individual se podrá considerar como factor en el uso de la batería completa.

Con esta invención, el BMU puede conocer el estado de deformación o hinchado de las baterías individuales (1) y así poder tomar las medidas necesarias antes de que sea crítica y pueda producir una avería o incluso originar un incendio.

Claims (1)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de seguridad en baterías, del tipo que comprende uno o más paquetes de celdas o baterías individuales (1), cada celda o batería individual (1) con al menos una cara de contacto orientada hacia la celda o batería individual (1) adyacente, y una unidad de control (15) de la batería, caracterizado por que cada cara de contacto comprende una lámina (8) con topes (10) en sus esquinas, y un empujador (11) de menor tamaño que los topes (10), disponiéndose un sensor de presión (9) matricial entre cada par de láminas (8), con los empujadores (11) alineados con el sensor de presión (9) y estando el sensor de presión (9) conectado a la unidad de control (15).

2- Sistema de seguridad en baterías, según la reivindicación 1, caracterizado por que la primera y la última celda o batería individual (1) tienen una cara orientada a una pared de una caja o paquete (6) que comprende las celdas o baterías individuales (1), teniendo esa cara una lámina (8) con topes (10) en sus esquinas, y un empujador (11) de menor tamaño que los topes (10), y comprendiendo la pared sensores de presión (9).

3- Sistema de seguridad en baterías, según la reivindicación 2, caracterizado por que los sensores de presión (9) están separados de la pared de la caja o paquete (6) por una lámina (8) con topes (10) en sus esquinas, y un empujador (11) de menor tamaño que los topes (10).