ES3032220T3 - Test stand with temperature sensors for evaluating a material intended for use in a battery and test method using the test stand - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un banco de pruebas (1) para evaluar un material para su uso en una batería en las condiciones que pueden presentarse durante un embalamiento térmico. El banco de pruebas (1) comprende una carcasa (10), en cuyo espacio interior (15) o sobre la carcasa (10) se disponen al menos una celda de iniciación activable (31), varias celdas cilíndricas de batería (32, 33, 34, 35, 36) y el material a evaluar. En el espacio interior (15) o sobre la carcasa (10) se disponen un primer sensor de temperatura (70a) y al menos un segundo sensor de temperatura (70b). La distancia A1 entre la celda de iniciación (31) y el primer sensor de temperatura (70a) y la distancia A2 entre la celda de iniciación (31) y el segundo sensor de temperatura (70b) es diferente. La invención también se refiere a un método de ensayo que utiliza el banco de pruebas (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Banco de pruebas con sensores de temperatura para evaluar un material destinado a su utilización en una batería y un método de prueba que utiliza el banco de pruebas

La invención se refiere a un banco de pruebas para evaluar un material que pude utilizarse en una batería en condiciones que pueden producirse durante un descontrol térmico.

Hoy en día, las baterías de alto voltaje se utilizan en numerosas aplicaciones, especialmente en relación con la electromovilidad. Para este fin, se ensamblan células de batería individuales en conjuntos de batería más grandes. Las células de batería individuales, que a menudo están diseñadas como células de batería cilíndricas, están dispuestas juntas una al lado de la otra en una carcasa de batería y conectadas en serie y/o en paralelo. Dependiendo del número y del tipo de batería células utilizadas, una batería puede almacenar de este modo una cantidad de energía que permite conducción eléctrica durante varios cientos de kilómetros sin carga intermedia. Un cortocircuito local entre los electrodos internos de una célula de batería conduce a una corriente de cortocircuito alta que calienta la célula de batería extremadamente rápido. Los daños mecánicos provenientes del exterior o el sobrecalentamiento térmico, por ejemplo debido al fallo de un sistema de enfriamiento de la batería, también puede conducir un calentamiento extremo o un descontrol térmico de la célula de batería. Este descontrol térmico de una célula de batería puede propagarse fácil o rápidamente a las células de batería colindantes. Esto conduce a una reacción en cadena, por lo que la energía almacenada en la batería se libera de forma explosiva. Esta liberación explosiva de energía, que también se denomina propagación térmica, puede ir acompañada de gases tóxicos y la formación de llamas y chispas.

A partir de la técnica anterior se sabe cómo proporcionar un material con baja conductividad térmica, alta rigidez dieléctrica y alta resistencia térmica (al fuego) entre las células de batería individuales para reducir el riesgo de propagación térmica. Por ejemplo, a partir de la Patente EP 3 753 056 B1 se sabe cómo las células de batería individuales en un compuesto de encapsulado que consiste en una espuma de poliuretano con una alta proporción de retardante de llama. La espuma de poliuretano debe tener preferiblemente una resistencia a la llama de nivel V0, medida según la prueba UL94 de inflamabilidad de plásticos.

La prueba UL 94 se realiza con una llama abierta. La clasificación determinada durante la prueba (por ejemplo, nivel V0) tiene un valor limitado con respecto a la idoneidad de un material para su uso en una batería con el objetivo de evitar la propagación térmica en la medida de lo posible, ya que las condiciones de prueba difieren significativamente de las condiciones en una batería. Por ello, materiales como el compuesto de encapsulado de poliuretano también se prueban en baterías en las que se inicia la propagación térmica de una célula de la batería. Sin embargo, esto se hace en configuraciones o métodos no estándar, ya que cada fabricante de baterías utiliza su propio diseño de batería para las pruebas. Por lo tanto, los resultados de las pruebas de una fuga térmica iniciada obtenidos de esta manera no son directamente comparables entre sí.

La Patente CN 112526360 A desvela un banco de pruebas según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un banco de pruebas adicional para un material que pueda utilizarse en una batería, que garantice un buen equilibrio entre el esfuerzo (costes, tiempo de trabajo, entorno de prueba) y el beneficio con respecto a la evaluación del material y la evaluación de los procesos en la batería durante un descontrol térmico.

El objeto subyacente de la invención se consigue con la combinación de características según la reivindicación 1. Pueden tomarse ejemplos de realizaciones de la invención de las reivindicaciones subordinadas a la reivindicación 1.

Según la invención, el banco de pruebas para evaluar un material que pude utilizarse en la batería en condiciones que pueden producirse durante un descontrol térmico tiene un primer sensor de temperatura y al menos un segundo sensor de temperatura, estando dispuestos el primer sensor de temperatura y el segundo sensor de temperatura en el espacio interior, y siendo una distancia A1 entre la célula de iniciación y el primer sensor de temperatura y una distancia A2 entre la célula de iniciación y el segundo sensor de temperatura diferentes entre sí. El respectivo sensor de temperatura detecta preferiblemente de este modo la evolución con el tiempo de la temperatura desde el momento de la activación de la célula de iniciación. La comparación de los tiempos de los sensores de temperatura ubicados en diferentes posiciones permite extraer conclusiones importantes sobre cómo se propaga el calor en el espacio interior.

Según la invención, la carcasa tiene una base de carcasa que se encuentra en un plano X-Y y desde la que se extienden verticalmente en dirección Z la célula de iniciación y las células de batería, con lo que se proporciona un tercer sensor de temperatura que mide la temperatura a una altura en dirección Z que es diferente de la altura a la que se mide la temperatura mediante el primer sensor de temperatura y/o se mide la temperatura mediante el segundo sensor de temperatura. A través del tercer sensor de temperatura y los resultados de sus mediciones, se pueden hacer declaraciones sobre la propagación térmica a lo largo del eje Z. Por ejemplo, esto permite describir la influencia de los puentes térmicos entre células vecinas (por ejemplo, debido al cableado entre las células) si estos están presentes a una determinada altura en el espacio interior de la carcasa.

Según la invención, al menos uno de los sensores de temperatura sobresale verticalmente hacia arriba desde abajo a través de una abertura en la base de la carcasa. La altura del sensor de temperatura en el espacio interior puede fijarse mediante una conexión roscada. Por altura del sensor de temperatura se entiende la altura a la que se detecta la temperatura. Si el sensor de temperatura es un termopar con una punta de medición, por ejemplo, la altura de la punta de medición corresponde a la altura del sensor de temperatura. La conexión roscada permite definir la altura del sensor de temperatura de forma especialmente flexible y precisa. En una realización, al menos el 80 % o incluso la totalidad de los sensores de temperatura utilizados en el banco de pruebas sobresalen por la parte inferior de la carcasa.

Según la invención, el banco de pruebas presenta varios pies sobre los que se apoya la carcasa, de modo que queda un espacio libre entre el suelo de la carcasa y el suelo sobre el que se apoya el banco de pruebas. Este espacio libre es para el montaje y la disposición de los sensores de temperatura, que sobresalen desde abajo a través del suelo del edificio.

En una realización, una célula de batería de enésimo orden se dispone entre la célula de iniciación y una célula de batería de orden (n+1) (n = 1, 2, 3,...), y en donde, según se ve desde la célula de iniciación, el primer sensor de temperatura se proporciona delante de la célula de batería de orden n y el segundo sensor de temperatura se proporciona detrás de la célula de batería de orden n. Cuanto más pequeño es el orden, más pequeña es la distancia entre la célula de iniciación y la célula de batería.

Cuando se activa la célula de iniciación, el primer sensor de temperatura, situado más cerca de la célula de iniciación, se expondrá inicialmente a temperaturas más altas, proporcionando la célula de batería de orden n una especie de escudo térmico para el segundo sensor de temperatura y también para la célula de batería de orden (n+1). En particular, cuando la propagación térmica también hace que la célula de batería de orden n libere energía, se produce un aumento significativo de la temperatura en el segundo sensor de temperatura. Por lo tanto, esta disposición de sensores de temperatura hace posible registrar el tiempo hasta que la célula de batería de orden n también libera su propia energía.

La célula de iniciación y las células de la batería pueden estar dispuestas en un patrón de panal en el que las células que no están ubicadas en el borde del patrón de panal tienen cada una seis células vecinas ubicadas en las esquinas de un hexágono equilátero que tiene una longitud de lado igual a una distancia entre la célula y la célula vecina.

Debido al patrón de panal, la célula de iniciación tiene seis células vecinas, cada una de las cuales está dispuesta a la misma distancia A de la célula de iniciación. Cuando se activa la célula de iniciación, las seis células vecinas se ven afectadas de la misma manera por la energía liberada por la célula de iniciación. En una realización preferida, la célula de iniciación se dispone en el centro del patrón de panal, donde se disponen 6n células de batería de orden n con n = 1, 2, 3,..., N alrededor de la célula de iniciación, y donde la distancia entre la célula de iniciación y una célula de batería de orden n corresponde a n veces A. En un ejemplo de realización, N es igual a 5, de modo que se disponen seis células de batería de primer orden, 12 células de batería de segundo orden, 18 baterías de tercer orden, 24 células de batería de cuarto orden y 30 células de batería de quinto orden. Las células de la batería de segundo orden están dispuestas en un hexágono equilátero cuya longitud lateral es igual a 2A. Las 12 células de la batería están dispuestas en las seis esquinas del hexágono y centralmente entre cada una de las seis esquinas. Las células de la batería de quinto orden están ubicadas en un hexágono más externo con una longitud de lado de 5 A. Junto con la célula de indexación dispuesta centralmente, el patrón de panal de esta realización tiene un total de 91 células. Las células de la batería tienen preferiblemente una forma cilíndrica básica con un eje longitudinal y una sección transversal circular. La longitud de una célula de batería puede ser un factor de 3, 5 o incluso 7 mayor que la extensión espacial máxima perpendicular al eje longitudinal. En el caso de una célula de batería con sección transversal circular, la mayor extensión espacial corresponde a un diámetro D.

Preferentemente, las células dispuestas en forma de panal están alojadas en una carcasa con forma de panal. Esto permite un recinto especialmente compacto del patrón de panal.

Como alternativa al patrón de panal, en otra realización la célula de iniciación y las células de batería están dispuestas una al lado de la otra en una fila. En este caso, la célula de iniciación puede disponerse en el medio o en una posición central, de modo que cuando la célula de iniciación se activa, la propagación térmica se extiende en dos direcciones a lo largo de la fila. Sin embargo, la célula de iniciación también puede ser una célula externa, de modo que la propagación térmica solo se propaga en una dirección. Aquí las células tienen preferiblemente una forma de base prismática o cuboidal, donde un lado de base plano de una célula de batería puede quedar enfrentado a un lado de base plano de una célula adyacente. En este caso, la carcasa es preferentemente cúbica. En una realización preferida, las extensiones espaciales de la célula de batería corresponden a las extensiones espaciales de la célula de iniciación. Por ejemplo, si la célula de la batería es un cilindro, la célula de iniciación también puede ser un cilindro con la misma longitud y diámetro D. Esto garantiza un entorno de prueba realista, ya que la propagación térmica en una batería real se origina en una célula de batería (defectuosa), que se simula en la prueba mediante la célula de iniciación activable.

El material a evaluar, que se prueba en el banco de pruebas, puede ser un material aislante que se puede colocar entre las células individuales de la batería. El material aislante puede ser un compuesto de encapsulado curable vertido en los espacios entre las células de batería. Sin embargo, el material a evaluar también puede ser el material que rodea los canales de un sistema de enfriamiento de batería que puede utilizarse para enfriar las células individuales de la batería. El material para incrustar los canales de refrigeración de la batería suele tener una conductividad térmica mayor que el material de aislamiento térmico entre las células de la batería.

Los sensores de temperatura pueden disponerse en línea recta. En una realización, la línea interseca la célula de iniciación. En otra realización, los sensores de temperatura utilizados están dispuestos en dos o tres líneas rectas (un grupo de sensores de temperatura en cada línea). Las líneas pueden ser paralelas o pueden intersecarse.

La carcasa puede incluir una pluralidad de paredes laterales que se extienden verticalmente desde la parte inferior de la carcasa hacia una abertura de la carcasa. El banco de pruebas puede incluir una tapa con la que puede cerrarse la abertura de la carcasa. Mediante el banco de pruebas según la invención también pueden investigarse materiales para un sellado entre la tapa y la carcasa o para un revestimiento de la tapa con respecto a su idoneidad para una batería. En el ejemplo de realización con las células dispuestas en forma de panal, la carcasa puede tener seis paredes laterales que se extienden hacia arriba desde una base de carcasa hexagonal.

La carcasa puede estar hecha de metal. Son posibles otros materiales para la carcasa, como por ejemplo plástico o plástico reforzado.

Pueden proporcionarse medios de limitación de presión para limitar la presión que prevalece en el espacio interior de la carcasa. Durante el descontrol térmico o la propagación térmica pueden generarse presiones muy altas en el espacio interior, que pueden limitarse, por ejemplo, mediante una válvula de alivio de presión. Otra versión económica de medio de limitación de presión es un tapón hecho de lana de roca. La lana de roca garantiza una limitación continua de la presión y un buen aislamiento térmico, de modo que no se pierde demasiada energía térmica a través del conector y es posible una simulación realista de las condiciones de una batería real. El medio de limitación de presión puede fijarse a la carcasa y/o a la tapa.

En el ejemplo de realización con las células dispuestas en forma de panal, puede proporcionarse en la carcasa un soporte de células en forma de placa con diversos medios de centrado, por ejemplo en forma de orificios o de agujeros redondos, mediante los cuales se determinan la posición del elemento de iniciación y la posición de las células de la batería. Se inserta una célula en cada orificio, de modo que el soporte de la célula especifica el patrón de panal. Preferiblemente, el soporte de la célula está ubicado cerca de la parte inferior de la carcasa o descansa sobre ella. El portacélulas es preferiblemente hexagonal en su forma básica y puede insertarse en la carcasa con poco juego. El soporte de células en forma de placa puede estar hecho de plástico y producirse mediante una impresora 3D.

Puede colocarse una placa metálica en un extremo de las células de la batería, preferiblemente alejado del fondo de la carcasa. La placa metálica en la carcasa del banco de pruebas está destinada a representar el cableado o interconexión de las células de la batería en una batería (barra colectora). Al igual que el cableado/interconexión de las células de la batería, la placa de metal exhibe una alta conductividad térmica. La placa de metal puede tener medios para sujetar o fijar las células de la batería.

Un objeto adicional de la invención, la provisión de un método para probar un material que puede ser utilizado en una batería, se resuelve con la combinación de características según la reivindicación 11.

El método de prueba del material según la invención prevé el uso del banco de pruebas descrito en el presente documento, en el que se activa al menos una célula de iniciación para iniciar el descontrol térmico, en el que se registran las temperaturas medidas por los al menos tres sensores de temperatura durante el descontrol térmico y en el que después del transcurso de la prueba se evalúan el estado de las células individuales de la batería y la evolución temporal de las temperaturas medidas.

La invención se explica con más detalle con referencia a las realizaciones mostradas en los dibujos.

Se muestra en:

La Figura 1 esquemáticamente un banco de pruebas según la invención;

La Figura 2 la vista a lo largo de la línea II - II en la figura 1;

La Figura 3 una disposición de células de batería y una célula de iniciación;

La Figura 4 una disposición alternativa de células de batería y células de iniciación en dos portadores de módulos;

La Figura 5 un ejemplo adicional de una realización en sección longitudinal;

La Figura 6 una disposición de células de batería, célula de iniciación y sensores de temperatura;

La Figura 7 una base de carcasa con orificios para los sensores de temperatura; y

La Figure 8 otro banco de pruebas no según la invención con células de batería prismáticas.

Las Figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente un banco de pruebas 1 con una carcasa de metal 10 que tiene una base de carcasa hexagonal 11. La forma básica de la base de la carcasa hexagonal 11 corresponde a un hexágono equilátero. La carcasa 10 tiene 6 paredes laterales 12 (12a a 12e) que se extienden perpendicularmente desde la base de la carcasa 11 hacia una abertura de la carcasa 13. La abertura de la carcasa 13 puede cerrarse mediante una cubierta hexagonal 20. Para fijar la cubierta 20, se proporciona una brida de carcasa 14 sobre la que descansa plana la cubierta 20 cuando la abertura de la carcasa 13 está cerrada. No se muestran medios de fijación, por ejemplo en forma de tornillos y tuercas, mediante los cuales la tapa 20 y la brida de la carcasa 14 pueden conectarse firmemente entre sí. La cubierta 20 tiene una válvula de alivio de presión 21 de manera que la presión en un espacio interior 15 de la carcasa 10 se limita hacia arriba. Adicionalmente o alternativamente, la válvula de alivio de presión 21 puede fijarse a la base de la carcasa 11 o a una de las paredes laterales 12.

En la Figura 2, que representa la vista a lo largo de la línea II-II de la Figura 1, no se muestran los componentes que pueden disponerse en el espacio interior 15 de la carcasa 10 y que solo están indicados mediante líneas discontinuas en la Figura 1.

La Figura 3 muestra la carcasa 10 desde arriba, aunque aquí no se muestra la brida de la carcasa 14. En la carcasa 10 están dispuestas varias células cilíndricas 30 en forma de panal. Cada célula tiene el mismo diámetro D.

Una célula de iniciación cilíndrica 31 está ubicada en el centro del patrón de panal. 6 células vecinas en forma de células de batería de primer orden 32a reorganizadas alrededor de la célula de iniciación 31, que se encuentran en las esquinas de un hexágono equilátero y cada una tiene una distancia A desde la célula de iniciación 31 (en el patrón de panal, todas las células 30 tienen la distancia A desde sus células vecinas). En este ejemplo de realización, la distancia A corresponde al diámetro D de las células 30. La distancia A también puede ser mayor que el diámetro D, de manera que las células adyacentes 30 queden separadas y se cree un espacio entre ellas. Por ejemplo, la distancia A puede ser de 1,0 a 1,3 veces el diámetro D.

Alrededor de las seis células de batería de primer orden 32 se conectan en dirección radial hacia el exterior doce células de batería de segundo orden 33, también dispuestas en hexágono. A las células de batería de segundo orden 33 les siguen las células de batería de tercer orden 34, las células de batería de cuarto orden 35 y las células de batería de quinto orden 36.

Puede suministrarse energía a la célula de iniciación 31 para que esta se caliente. Esto es para simular una fuga térmica de esta célula. El aumento de temperatura en la célula de iniciación 31 también produce una fuga térmica en las células de batería de primer orden 32, de modo que se produce una reacción en cadena en el patrón de panal y las demás células de batería también se ven afectadas por esta propagación térmica. La escala de la Figura 3, lado izquierdo, muestra que las células de batería de orden inferior se ven más afectadas por la propagación térmica que las células de batería de orden superior.

Con el banco de pruebas 1 y las células 30 dispuestas en forma de panal, puede investigarse, por ejemplo, la influencia de un material relleno en los espacios entre las células sobre la propagación térmica. Si se trata de un material con una conductividad térmica muy baja y una resistencia térmica (al fuego) alta, una fuga térmica simulada de la célula 30 dispuesta centralmente (véase célula de iniciación 31) no dañará todas las células 30 del patrón de panal de la misma manera, sino que, por ejemplo, las células de batería de primer orden 32 y las células de batería de segundo orden 33 se verán completamente afectadas y las células de batería de orden superior solo se verán parcialmente o ligeramente afectadas.

La Figura 4 muestra una carcasa 10 en cuyo espacio interior 15 se alojan un primer módulo de batería 40 y un segundo módulo de batería 41. El primer módulo de batería 40 comprende un primer soporte de módulo 42 en forma de bandeja con una base de soporte trapezoidal. La base portadora tiene un borde de base más largo 43, un borde de base más corto 44 y dos patas 45, 46 que conectan los dos bordes de base mutuamente paralelos 43, 44. En el soporte modular 42 del primer módulo de batería 40 están dispuestas en fila adyacentes cuatro células de iniciación 31. Doce células de batería de primer orden 32 rodean estas cuatro células de iniciación 31. De nuevo, las células 30 están dispuestas en un patrón de panal que permite que las células 30 estén espaciadas de manera uniforme respecto de las células directamente adyacentes. Las células de batería de segundo, tercer y cuarto orden 33, 34, 35 también están dispuestas en el soporte de módulo 42.

Un segundo portador de módulo 47 del segundo módulo de batería 41 es idéntico en construcción al primer portador de módulo 42 del primer módulo de batería 40. En el soporte de módulo 47 del segundo módulo de batería 41 están dispuestas únicamente células 30 que, después de una simulación de fuga térmica en el primer módulo de batería 40, prácticamente no se han visto afectadas por la propagación térmica. Con esta configuración de prueba puede comprobarse el efecto protector de los módulos de batería en el banco de pruebas según la invención.

La Figura 5 muestra una sección longitudinal de otra realización en la que las células 30 están dispuestas en el espacio interior 15 de la carcasa 10, nuevamente en patrón de panal con una célula de iniciación central 31. Además de la célula de iniciación central 31, el patrón de panal comprende células de batería de primer orden 32, células de batería de segundo orden 33, células de batería de tercer orden 34 y células de batería de cuarto orden 35. Sobre la base de la carcasa 11 se apoya un soporte de célula 50 en forma de placa, en el que se han dispuesto varias aberturas redondas 51. Las aberturas 51 están dispuestas en forma de panal. Las células de batería individuales 30 pueden insertarse en estas aberturas 51 de manera que el soporte de célula en forma de placa 50 determina la posición de las células de batería. El soporte de células en forma de placa 50 puede estar hecho de plástico.

Una placa metálica 60 se proporciona en el extremo de cada célula 30 lejos de la base de la carcasa 11. La placa metálica tiene una pluralidad de aberturas escalonadas 61. La placa metálica 60 está destinada a simular el cableado o interconexión metálica de las células individuales 30 entre sí. En caso de que la propagación térmica parta de una célula de batería defectuosa, puede transferirse una cantidad muy grande de calor a las otras células 30, en particular a través del cableado metálico térmicamente conductor. En el banco de pruebas según la invención, este efecto se simula mediante la placa metálica 60.

La cubierta 20 tiene un sello circunferencial 22. Este sello circunferencial 32 también puede ser objeto de investigaciones para ver en qué medida el material del sello circunferencial 22 resiste las condiciones entonces reinantes (temperatura, presión, resistencia al fuego) durante la propagación térmica.

La Figura 5 también muestra que en la base de la carcasa 11 se dispone una abertura 16 a través de la cual una línea 37 mostrada con una línea discontinua puede activar o controlar la célula de iniciación 31.

La Figura 6 muestra las células 30 de la Figura 5 en un patrón de panal desde arriba. Aquí también puede observarse que la distancia A entre los ejes centrales longitudinales de dos células adyacentes 30 es mayor que el diámetro D. A cada célula de batería del mismo orden se le puede asignar un hexágono equilátero en el que se disponen las células de batería ya sea en las esquinas o en los lados del hexágono. El hexágono de las baterías de primer orden 32 tiene una longitud lateral de A. La longitud lateral del hexágono de las células de batería de orden n es n veces A (n = 1, 2, 3, 4). Se observa que las Figuras 5 y 6 no son representaciones a escala real. Por ejemplo, la distancia A puede estar en el rango de 1,02 a 1,07 veces D.

Los sensores de temperatura 70 están dispuestos en los espacios entre las células individuales de la batería 30, que aquí están dispuestas en una línea recta 71 y están a diferentes distancias de la célula de iniciación 31. Los sensores de temperatura 70, que preferentemente registran cada uno el perfil de temperatura a lo largo del tiempo a partir de la activación de la célula de iniciación 31, pueden utilizarse para medir la propagación térmica en función del tiempo. Un primer sensor de temperatura 70a está dispuesto entre la célula de iniciación 31 y una célula de batería 32-1 de las células de batería de primer orden 32. Detrás de esta célula de batería 32-1 está dispuesto un segundo sensor de temperatura 70b. Se da una distancia A1 entre la célula de iniciación 31 y el primer sensor de temperatura 70a. Esta distancia A1 es diferente de una distancia A2 entre la célula de iniciación 31 y el segundo sensor de temperatura 70b. En la ilustración de la Figura 6, la distancia A2 es aproximadamente el doble de grande que la distancia A1. Como alternativa o adicionalmente, los sensores de temperatura también pueden disponerse en otras líneas, por ejemplo en la línea de puntos y trazos 72, que por cierto representa la línea de intersección con la sección longitudinal de la Figura 5.

La Figura 1 muestra que los sensores de temperatura 70 pueden disponerse de tal manera que puedan medir las respectivas temperaturas a diferentes alturas con respecto al plano de la base de la carcasa 11. Se muestra un tercer sensor de temperatura 70c, que tiene otra altura que los otros sensores de temperatura 70 (solo se puede ver un sensor de temperatura en la Figura 1). Esto permite adquirir datos no sólo respecto a la propagación térmica en el plano X-Y (plano paralelo al piso del edificio 11), sino también datos para la propagación térmica en la dirección Z, es decir, perpendicular al plano X-Y.

Para posicionar los sensores de temperatura 70, pueden preverse aberturas 17 (véase la Figura 7) en la base de la carcasa 11 a través de las cuales se insertan los sensores de temperatura desde abajo a través de la base de la carcasa 11 (véase también la Figura 1). La altura de cada sensor de temperatura 70 puede ajustarse con precisión mediante una conexión roscada, por ejemplo. El patrón de orificios para sensores de temperatura que se muestra en la Figura 7 corresponde a una configuración de prueba según la Figura 4, en la que se investiga la efectividad de los módulos de batería.

Para dejar un espacio libre para los sensores de temperatura 70 entre la base 11 de la carcasa y el suelo 2 sobre el que se asienta el soporte de prueba 1, en las esquinas de la carcasa hexagonal se disponen preferentemente patas 18 (véase la Figura 1). Dado que durante una prueba en la carcasa 10 pueden desarrollarse temperaturas elevadas, los pies 18 también garantizan una distancia necesaria con el suelo 2 para que no se dañe por el desarrollo de calor. La Figura 8 muestra otro banco de pruebas 1 con una carcasa cuboide 10, en cuyo espacio interior 15 están dispuestas varias células de batería prismáticas o cuboides de diferente orden 32, 33, 34, 35 y 36. El banco de pruebas 1 se muestra desde arriba en estado abierto, es decir, sin cubierta. La célula de iniciación 31, también cuboidal, está situada en una posición central para que la propagación térmica pueda tener lugar en dos direcciones (hacia la izquierda y hacia la derecha en la ilustración de la Figura 8). Según la invención, los sensores de temperatura 70 están dispuestos cada uno en una línea recta entre dos células adyacentes.

Lista de signos de referencia

1 banco de pruebas

2 suelo

10 carcasa

11 base de carcasa

12 pared lateral (12a a 12f)

13 abertura de la carcasa

14 brida de carcasa

15 espacio interior

16 abertura

17 abertura

18 pie

20 cubierta

21 medios de limitación de presión / válvula de alivio de presión

22 sello

30 célula

31 célula de iniciación

32 célula de batería de primer orden

33 célula de batería de segundo orden

34 célula de batería de tercer orden

35 célula de batería de cuarto orden

36 célula de batería de quinto orden

37 línea

40 primer módulo de batería

41 segundo módulo de batería

42 primer portador de módulo

43 borde de base más largo

44 borde de base más corto

45 pata

46 pata

47 segundo portador de módulo

50 soporte de células

51 abertura

60 placa metálica

61 abertura escalonada

70 sensor de temperatura (70a, 70b, 70c)

71 línea recta

72 línea recta

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un banco de pruebas (1) para evaluar un material que va a utilizarse en una batería en condiciones que pueden producirse durante un descontrol térmico, comprendiendo el banco de pruebas (1) una carcasa (10), en donde en un espacio interior (15) de la carcasa (10) al menos una célula de iniciación activable (31), una pluralidad de células de batería cilíndricas (32, 33, 34, 35, 36) y el material que va a evaluarse están dispuestos en el espacio interior (15) o en la carcasa (10), un primer sensor de temperatura (70a) y al menos un segundo sensor de temperatura (70b) están dispuestos en el espacio interior (15), una distancia A1 entre la célula de iniciación (31) y el primer sensor de temperatura (70a) y una distancia A2 entre la célula de iniciación (31) y el segundo sensor de temperatura (70b) son diferentes entre sí,caracterizado por quela carcasa tiene una base de carcasa (11) que está dispuesta en un plano X-Y y desde la cual también la célula de iniciación y las células de batería se extienden en perpendicular en la dirección Z, en donde se proporciona un tercer sensor de temperatura (70c) que mide la temperatura a la altura en la dirección Z que es diferente de la altura a la cual se mide la temperatura por medio del primer sensor de temperatura y/o la temperatura se mide por el segundo sensor de temperatura, en donde al menos uno de los sensores de temperatura (70) sobresale verticalmente hacia arriba desde abajo a través de una abertura (17) en la base de carcasa (11), la carcasa (10) se apoya sobre una pluralidad de pies (18), de modo que queda un espacio libre entre la carcasa base (11) y el suelo (2) sobre el que se asienta el banco de pruebas (1) con los pies (18), utilizándose el espacio libre para el montaje y la disposición de los sensores de temperatura.

2. Un banco de pruebas (1), según la reivindicación 1,caracterizado por queuna célula de batería de orden n se dispone entre la célula de iniciación (31) y una célula de batería de orden (n+1), y en donde, según se ve desde la célula de iniciación (31), el primer sensor de temperatura (70a) se proporciona delante de la célula de batería de orden n y el segundo sensor de temperatura (70b) se proporciona detrás de la célula de batería de orden n.

3. Un banco de pruebas (1), según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por quela célula de iniciación (32) y las células de batería (32, 33, 34, 35, 36) están dispuestas en un patrón de panal en el que una célula no ubicada en el borde del patrón de panal tiene seis células vecinas ubicadas cada una en las esquinas de un hexágono equilátero que tiene una longitud de lado correspondiente a una distancia entre la célula y la célula vecina.

4. Banco de pruebas (1), según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por quela célula de iniciación (31) y las células de batería (32, 33, 34, 35, 36) están dispuestas una al lado de la otra en una fila.

5. Banco de pruebas (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por quela altura del al menos uno de los sensores de temperatura (70) puede fijarse en el espacio interior (15) mediante una conexión roscada.

6. Banco de pruebas (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por quelos sensores de temperatura (70) están dispuestos en línea recta (71).

7. Banco de pruebas (1), según una de las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado por quela carcasa (10) tiene paredes laterales (12) que se extienden desde la carcasa base (11) perpendicularmente en la dirección de una abertura de la carcasa (13), proporcionándose una cubierta (20) con la cual puede cerrarse la abertura de la carcasa (13).

8. Banco de pruebas (1), según una de las reivindicaciones 1 a 7,caracterizado por queuna placa metálica (60) provista de aberturas (61) se proporciona en un extremo de las células (30) que mira en la dirección opuesta a la base de la carcasa (11).

9. Método para probar un componente de batería con un banco de pruebas (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la al menos una célula de iniciación (31) se activa para iniciar el descontrol térmico, en donde se registran las temperaturas medidas por los al menos tres sensores de temperatura (70) durante el descontrol térmico, y en donde después del descontrol térmico se evalúan el estado de las células de batería individuales (32, 33, 34, 35, 36) y las curvas de tiempo de las temperaturas medidas.