ES3033532T3 - Battery pack having improved gas venting path - Google Patents

Battery pack having improved gas venting path

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ES3033532T3
ES3033532T3 ES22828595T ES22828595T ES3033532T3 ES 3033532 T3 ES3033532 T3 ES 3033532T3 ES 22828595 T ES22828595 T ES 22828595T ES 22828595 T ES22828595 T ES 22828595T ES 3033532 T3 ES3033532 T3 ES 3033532T3
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Ju-Hwan Shin
Tae-Kyeong Lee
Dong-Hyun Kim
Hyoung-Suk Lee
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Abstract

Un paquete de baterías según la presente invención puede comprender: una pluralidad de módulos de batería, cada uno de los cuales comprende celdas de batería, una carcasa del módulo en la que se alojan las celdas de batería y un canal de ventilación de gas que se proporciona para comunicarse con el interior de la carcasa del módulo; y una caja de paquete proporcionada para alojar la pluralidad de módulos de batería en su interior y que tiene una placa superior que cubre las partes superiores de la pluralidad de módulos de batería y un puerto de ventilación que se proporciona en la placa superior, en donde los canales de ventilación de gas de los respectivos módulos de batería se proporcionan para comunicarse con el puerto de ventilación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Paquete de baterías que tiene una trayectoria de ventilación de gas mejorada
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un paquete de baterías y, más específicamente, a un paquete de baterías que tiene una trayectoria de ventilación de gas para permitir que fluya gas de ventilación fuera de una carcasa de paquete de forma segura y eficiente cuando se genera gas a partir de un módulo de baterías.
Antecedentes de la invención
Las baterías secundarias están atrayendo la atención como una nueva fuente de energía respetuosa con el entorno y energéticamente eficiente por sus ventajas, tales como reducir notablemente el uso de combustibles fósiles y no generar subproductos a partir del uso de energía.
En consecuencia, las baterías secundarias se usan cada vez más en una amplia gama de aplicaciones de dispositivos. Por ejemplo, las baterías secundarias se usan ampliamente no solo como fuente de energía de productos multifuncionales pequeños tales como dispositivos móviles inalámbricos o dispositivos ponibles, sino también una fuente de energía de vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos sugeridos como alternativa a los vehículos de gasolina y los vehículos diésel o los sistemas de almacenamiento de energía (ESS).
Las baterías secundarias de litio usadas ampliamente en los últimos años tienen un voltaje de funcionamiento de aproximadamente 2,5 V a 4,5 V para una batería secundaria de litio individual. En consecuencia, los vehículos eléctricos o los sistemas de almacenamiento de energía que requieren alta capacidad y alto rendimiento usan paquetes de baterías como su fuente de energía, y un paquete de baterías incluye módulos de baterías conectados en serie y/o en paralelo, incluyendo, cada módulo de baterías, baterías secundarias de litio conectadas en serie y/o en paralelo.
Dependiendo de la potencia o rendimiento de los paquetes de baterías requeridos para los vehículos eléctricos, puede aumentar el número de baterías secundarias de litio en un módulo de baterías o puede aumentar el número de módulos de baterías en un paquete de baterías.
Sin embargo, debido a que el paquete de baterías incluye un número más grande de baterías secundarias de litio, tienen lugar daños más graves en caso de incendio y explosión.
Por ejemplo, cuando tiene lugar un suceso en cualquier módulo de baterías, tal como un cortocircuito entre baterías secundarias de litio o un aumento anómalo de la temperatura, puede tener lugar una cantidad grande de gas de ventilación en las baterías secundarias de litio y, cuando la degradación se ve agravada, además del gas de ventilación, puede estallar una chispa de alta temperatura que incluye materiales activos de electrodo y partículas de aluminio. En este caso, el gas de ventilación y la chispa de alta temperatura provocan daños térmicos en el módulo de baterías adyacente, y existe un riesgo muy elevado de que tenga lugar un suceso adicional en los otros módulos de baterías.
En consecuencia, existe la necesidad de desarrollar una trayectoria de ventilación de gas para permitir que fluya gas de ventilación fuera del paquete de baterías de forma rápida y segura, al tiempo que se minimiza la influencia sobre otros módulos de baterías en caso de gas de ventilación y una chispa de alta temperatura en cualquier módulo de baterías.
Se describe técnica anterior adicional en los documentos DE 10 2013 200 440 A1, DE 10 2018 202 947 A1, US 2018/261872 A1, KR 2021 0046339 A y EP 4 181 301 A1.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación se dirige a proporcionar un paquete de baterías con una trayectoria de ventilación de gas para minimizar la influencia sobre otros módulos de baterías en caso de gas de ventilación o chispa en cualquier módulo de baterías.
Solución técnica
De acuerdo con la presente divulgación, se proporciona un paquete de baterías que incluye una pluralidad de módulos de baterías, incluyendo, cada uno, celdas de batería, un alojamiento de módulo que da cabida a las celdas de batería y un canal de ventilación de gas en comunicación con un interior del alojamiento de módulo; y una carcasa de paquete que da cabida a la pluralidad de módulos de baterías, incluyendo la carcasa de paquete una placa de arriba para cubrir partes superiores de la pluralidad de módulos de baterías, teniendo la placa de arriba un orificio de ventilación, en donde el canal de ventilación de gas de cada módulo de baterías está en comunicación con el orificio de ventilación, en donde el canal de ventilación de gas se dispone en el alojamiento de módulo, e incluye un conducto de una estructura hueca; una entrada de gas proporcionada en una superficie del conducto; y una salida de gas proporcionada en la otra superficie del conducto a una distancia predeterminada de la entrada de gas en una dirección de extensión del conducto, en donde la entrada de gas coincide con una abertura del alojamiento de módulo y la salida de gas coincide con el orificio de ventilación de la placa de arriba, y el orificio de ventilación incluye una membrana rompible que se rompe bajo una presión predeterminada o superior.
La placa de arriba puede incluir una pluralidad de orificios de ventilación, y cada orificio de ventilación puede conectarse verticalmente a la salida de gas de cada módulo de baterías.
La placa de arriba puede formarse en una estructura hueca y puede incluir una placa inferior orientada hacia una superficie superior del canal de ventilación de gas; y una placa superior opuesta a la placa inferior con un espacio vacío entre las mismas, y el orificio de ventilación puede incluir un primer orificio de ventilación en la placa inferior, conectado verticalmente, el primer orificio de ventilación, a la salida de gas; y un segundo orificio de ventilación en la placa superior separado a una distancia predeterminada del primer orificio de ventilación en una dirección horizontal.
La membrana rompible puede estar en uno cualquiera del primer orificio de ventilación y el segundo orificio de ventilación, y una malla puede estar en el otro orificio de ventilación.
El paquete de baterías puede incluir además una placa de cubierta exterior configurada para rodear un área superior de la placa de arriba.
El conducto puede incluir una pluralidad de tabiques para dividir un espacio interno.
El conducto puede incluir una pluralidad de pasos estrechos extendidos en la dirección de la longitud entre la pluralidad de tabiques.
Las celdas de batería pueden incluir primeras celdas de batería de grupo y segundas celdas de batería de grupo que se disponen unas orientada hacia otras con un cortafuegos interpuesto entre las mismas configurado para dividir un espacio interno del alojamiento de módulo.
La abertura puede incluir una primera abertura en un lado de arriba a la izquierda del alojamiento de módulo y una segunda abertura en un lado de arriba a la derecha del alojamiento de módulo con respecto al cortafuegos, y la entrada de gas puede incluir una primera entrada de gas que coincide con la primera abertura y una segunda entrada de gas que coincide con la segunda abertura.
La salida de gas puede incluir una primera salida de gas en un área de borde izquierdo del conducto y una segunda salida de gas en un área de borde derecho del conducto.
La abertura puede cerrarse con una tapa hecha de un material de fusión en caliente.
El alojamiento de módulo y el canal de ventilación de gas pueden formarse en una sola pieza.
Efectos ventajosos
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, es posible proporcionar un paquete de baterías que tiene una trayectoria de ventilación de gas para permitir que fluya gas de ventilación fuera de la carcasa de paquete de forma rápida y segura sin afectar a otros módulos de baterías cuando se genera gas de ventilación o una chispa a partir de cualquier módulo de baterías.
El efecto de la presente divulgación no se limita a los efectos descritos anteriormente, y estos y otros efectos serán claramente entendidos por los expertos en la materia a partir de la presente divulgación y de los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de un paquete de baterías de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado parcial del paquete de baterías de la figura 1. La figura 3 es un diagrama conceptual de una trayectoria de ventilación de gas del paquete de baterías de la figura 1.
La figura 4 es una vista en perspectiva de un módulo de baterías de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 5 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de las partes principales del módulo de baterías mostrado en la figura 4.
La figura 6 es un diagrama que muestra la parte de debajo del módulo de baterías de la figura 4.
La figura 7 es un diagrama ampliado de la sección A de la figura 5.
La figura 8 es una vista inferior de un canal de ventilación de gas de la figura 5.
La figura 9 es una vista en planta de un canal de ventilación de gas de la figura 5.
La figura 10 es un diagrama que muestra una abertura de un alojamiento de módulo de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 11 es un diagrama que muestra una estructura de comunicación entre un alojamiento de módulo y un canal de ventilación de gas de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 12 es un diagrama que muestra un área de borde de un módulo de baterías de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Las figuras 13 y 14 son diagramas que ilustran una estructura de comunicación entre un canal de ventilación de gas y una placa de arriba de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La figura 15 es un diagrama que muestra una variación de la placa de arriba de la figura 14.
La figura 16 es un diagrama que muestra un ejemplo de una placa de cubierta exterior añadida para impedir la exposición de una placa de arriba de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
Realización preferente de la invención
En lo sucesivo en el presente documento, la realización ilustrativa de la presente divulgación se describirá con detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debería entenderse que los términos o las palabras que se usan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como que se limitan a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación considerando que el inventor puede definir los términos apropiadamente para una mejor explicación. Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones mostradas en los dibujos son únicamente una realización ilustrativa de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación.
Las expresiones placa de arriba y placa de base se usan en el presente documento para definir las partes principales de una carcasa de paquete, sino cuando el paquete de baterías está, por ejemplo, volteado de arriba abajo, es obvio que la placa de arriba corresponde a la parte de debajo del paquete de baterías y la placa de base corresponde a la parte de arriba del paquete de baterías. Es decir, debería hacerse notar que la placa de arriba y la placa de base pueden interpretarse de forma diferente al significado del diccionario dependiendo de la colocación del paquete de baterías o la posición de un observador.
La figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de un paquete de baterías de acuerdo con una realización de la presente divulgación, la figura 2 es una vista en perspectiva en despiece ordenado parcial del paquete de baterías de la figura 1, y la figura 3 es un diagrama conceptual de una trayectoria de ventilación de gas del paquete de baterías de la figura 1.
Como se muestra en las figuras 1 y 2, el paquete de baterías 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pluralidad de módulos de baterías 100 y una carcasa de paquete 200 que da cabida a la pluralidad de módulos de baterías 100, en donde un canal de ventilación de gas 150 de cada módulo de baterías 100 se conecta a un orificio de ventilación 221 de una placa de arriba 220 de la carcasa de paquete 200 para la ventilación de gas cuando se genera gas desde cada módulo de baterías 100.
Como se describe a continuación con detalle, cuando se genera gas a partir de cada módulo de baterías 100, el paquete de baterías 10 de la presente divulgación puede permitir que se mueva gas de ventilación hacia el borde del módulo de baterías 100 y salga de la carcasa de paquete 200 a través del orificio de ventilación 221 de la carcasa de paquete 200 en cada módulo de baterías 100 como se muestra en la figura 3. El orificio de ventilación 221 incluye una membrana rompible 223 que puede romperse bajo una presión predeterminada o superior, y la membrana rompible 223 puede cerrarse en condiciones normales y, cuando tiene lugar gas de ventilación, puede abrirse rasgándose por la presión.
Cuando se genera gas a partir de cualquier módulo de baterías 100, el paquete de baterías 10 de acuerdo con la presente divulgación puede permitir que el gas de ventilación salga de la carcasa de paquete 200 directamente desde el módulo de baterías 100 correspondiente, impidiendo de este modo la propagación de calor o chispas de alta temperatura al otro módulo de baterías 100 de la carcasa de paquete 200. En consecuencia, el paquete de baterías 10 de la presente divulgación puede impedir la propagación por embalamiento térmico a los otros módulos de baterías 100 en caso de gas de ventilación a alta temperatura en cualquier módulo de baterías 100.
En lo sucesivo en el presente documento, se describirán con detalle el módulo de baterías 100 y la carcasa de paquete 200 de acuerdo con una realización de la presente divulgación para lograr el efecto descrito anteriormente.
La figura 4 es una vista en perspectiva del módulo de baterías 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación, la figura 5 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de las partes principales del módulo de baterías 100 mostrado en la figura 4, la figura 6 es un diagrama que muestra la parte de debajo del módulo de baterías 100 de la figura 4, y la figura 7 es un diagrama ampliado de la sección A de la figura 5.
Para empezar, el módulo de baterías 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación se describirá con referencia a las figuras 4 a 7. El módulo de baterías 100 incluye una pluralidad de celdas de batería 110, un alojamiento de módulo 120, un cortafuegos 130, un disipador de calor 140 y el canal de ventilación de gas 150.
La celda de batería 110 puede incluir una celda de batería de tipo petaca 110 que tiene una densidad de energía alta y es fácil de apilar. Como se muestra en la figura 5, las celdas de batería tipo petaca 110 pueden apilarse en la dirección horizontal (la dirección del eje Y) erguidas en posición vertical (la dirección del eje Z) para formar una pila de celdas. A diferencia de esta realización, el módulo de baterías 100 puede incluir elementos de batería 110 prismáticos con forma de prisma rectangular o elementos de batería 110 cilíndricos.
El alojamiento de módulo 120 es un componente usado para recibir la pluralidad de celdas de batería 110, y puede formarse con una estructura hermética usando un material que tiene una resistencia mecánica alta para proteger la pluralidad de celdas de batería 110 frente a factores físicos y químicos externos. El alojamiento de módulo 120 puede incluir un alojamiento inferior 121 para cubrir las partes inferiores de las celdas de batería 110 y un alojamiento superior 122 para cubrir las partes superiores de las celdas de batería 110. El alojamiento superior 122 y el alojamiento inferior 121 pueden tener la forma de una placa aproximadamente en forma de U, y las mismas pueden acoplarse entre sí mediante empernado y/o soldadura.
En general, el módulo de baterías 100 convencional incluye una pila de celdas recibida en un alojamiento de módulo 120. Sin embargo, el módulo de baterías 100 de esta realización incluye una pluralidad de pilas de celdas recibidas en un alojamiento de módulo 120.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 5, el módulo de baterías 100 de esta realización incluye primeras celdas de batería de grupo G1 que forman una pila de celdas y segundas celdas de batería de grupo G2 que forman otra pila de celdas, y las primeras celdas de batería de grupo G1 y las segundas celdas de batería de grupo G2 pueden recibirse en el alojamiento de módulo 120 de tal modo que estas se disponen unas orientada hacia otras con el cortafuegos 130 interpuesto entre las mismas, en donde el cortafuegos 130 divide en dos el espacio interno del alojamiento de módulo 120.
Es decir, las primeras celdas de batería de grupo G1 se sitúan en un espacio del alojamiento inferior 121 dividido por el cortafuegos 130 y las segundas celdas de batería de grupo G2 se sitúan en el otro espacio del alojamiento inferior 121. Cada una de las partes superiores de las primeras celdas de batería de grupo G1 y de las segundas celdas de batería de grupo G2 situadas como se ha descrito anteriormente puede recibirse en cada uno de los dos espacios herméticos rodeados por el alojamiento superior 122, el alojamiento inferior 121 y el cortafuegos 130, con las partes superiores cubiertas con el alojamiento superior 122.
En el presente caso, el cortafuegos 130 se refiere a una estructura en forma de placa que divide el espacio interno del alojamiento de módulo 120 en dos espacios separados físicamente. El cortafuegos 130 puede hacerse de, por ejemplo, un material resistente al fuego o un material rígido, y puede tener una lámina de material resistente al fuego (por ejemplo, mica) unida a dos superficies. El cortafuegos 130 puede bloquear la transferencia de calor entre las primeras celdas de batería de grupo G1 y las segundas celdas de batería de grupo G2, e impedir que el alojamiento de módulo 120 se combe en el centro debido a la parte de arriba y a la parte de debajo conectadas al centro del alojamiento superior 122 y el alojamiento inferior 121, respectivamente.
Aunque no se muestra, por ejemplo, el alojamiento superior 122 puede tener una abertura que está abierta en una parte del área lateral central. La abertura puede usarse para instalar unos medios de conexión para conectar eléctricamente las primeras celdas de batería de grupo G1 con las segundas celdas de batería de grupo G2. Los medios de conexión pueden incluir una barra colectora en forma de varilla de metal, y una vez se han instalado los medios de conexión, puede sellarse la abertura.
Un módulo de baterías 100 de acuerdo con esta realización puede tener, por ejemplo, la capacidad equivalente a dos módulos de baterías 100, incluyendo, cada uno, una pila de celdas recibida en un alojamiento de módulo 120, pero puede reducir el volumen. En consecuencia, los módulos de baterías 100 pueden ser ventajosos para reducir la anchura de izquierda a derecha (la dirección del eje X) de la carcasa de paquete 200 cuando se fabrica el paquete de baterías 10.
El disipador de calor 140 puede proporcionarse en la parte de debajo del alojamiento de módulo 120, en otras palabras, en la superficie inferior del alojamiento inferior 121 como se muestra en la figura 6. En el presente caso, el disipador de calor 140 se refiere a un componente de enfriamiento que absorbe calor por contacto indirecto con las celdas de batería 110. El disipador de calor 140 puede tener una forma de placa de aluminio con un canal de flujo interno y, como se muestra en esta realización, puede incorporarse en el alojamiento inferior 121 o puede unirse de forma desmontable a la superficie del alojamiento inferior 121.
El canal de ventilación de gas 150 se usa para permitir que salga gas de ventilación en el interior del módulo de baterías 100, y un lado del canal de ventilación de gas 150 puede estar en comunicación con el interior del alojamiento de módulo 120 y el otro lado del mismo puede estar en comunicación con el entorno del exterior. El canal de ventilación de gas 150 puede unirse al lado exterior del alojamiento de módulo 120 o puede formarse en una sola pieza con el alojamiento de módulo 120.
El canal de ventilación de gas 150 de esta realización puede tener una forma de caja rectangular plana y hueca con un tamaño correspondiente aproximadamente a la superficie superior del alojamiento superior 122, y puede unirse sobre el alojamiento de módulo 120. Adicionalmente, el canal de ventilación de gas 150 puede hacerse de un material resistente al fuego para impedir la deformación provocada por el gas de alta temperatura o la chispa de alta temperatura.
Específicamente, haciendo referencia a las figuras 5 y 7 a 9, el canal de ventilación de gas 150 incluye un conducto 151 de una estructura hueca, una entrada de gas 152 que corresponde a un orificio a través del cual entra gas en el conducto 151, y una salida de gas 153 que corresponde a un orificio a través del cual sale gas del conducto 151.
El conducto 151 tiene un área correspondiente a la superficie superior del alojamiento de módulo 120 y está hueco para permitir que el gas fluya en su interior. Adicionalmente, el conducto 151 puede incluir una pluralidad de tabiques 154 para dividir el espacio interno, y los tabiques 154 pueden estar separados entre sí en la dirección de la anchura y extendidos en la dirección de la longitud.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 7, el conducto 151 es dividido por los tabiques 154 para formar pasos estrechos 157 entre los tabiques 154. La llama o chispa de alta temperatura que se desplaza junto con el gas de ventilación puede verse restringida en su movimiento o extinguirse debido a embotellamiento o atrapamiento mientras se desplaza dentro de los pasos estrechos. Como una solución adicional para suprimir el movimiento de la llama o chispa de alta temperatura, una malla de metal (no mostrada) puede aplicarse adicionalmente a los pasos estrechos o a la entrada de gas 152.
La entrada de gas 152 puede proporcionarse en la superficie inferior del conducto 151 y coincidir con una abertura 123 en la parte de arriba del alojamiento de módulo 120.
Más específicamente, como se muestra en la figura 8, la entrada de gas 152 puede tener una forma de orificio largo que es tan grande como la anchura del alojamiento de módulo 120 en el área central de la superficie inferior del conducto 151. La entrada de gas 152 puede incluir una primera entrada de gas 152a y una segunda entrada de gas 152b, y la primera entrada de gas 152a y la segunda entrada de gas 152b pueden ser simétricas con respecto al centro del alojamiento de módulo 120.
Adicionalmente, como se muestra en las figuras 10 y 11, la abertura 123 del alojamiento de módulo 120 incluye una primera abertura 123a en el lado de arriba a la izquierda del alojamiento de módulo 120 y una segunda abertura 123b en el lado de arriba a la derecha del alojamiento de módulo 120 con respecto al cortafuegos 130. Cuando el canal de ventilación de gas 150 se une a la superficie superior del alojamiento de módulo 120, la primera abertura puede coincidir verticalmente con la primera entrada de gas 152a y la segunda abertura puede coincidir verticalmente con la segunda entrada de gas 152b.
En consecuencia, gas y una chispa de alta temperatura generados a partir de las primeras celdas de batería de grupo G1 pueden entrar en el conducto 151 a través de la primera abertura 123a y la primera entrada de gas 152a, y gas y una chispa de alta temperatura generados a partir de las segundas celdas de batería de grupo G2 pueden entrar en el conducto 151 a través de la segunda abertura 123b y la segunda entrada de gas 152b.
Adicionalmente, como se muestra en la figura 11, una barrera 151a en el espacio interno del conducto 151 entre la primera entrada de gas 152a y la segunda entrada de gas 152b puede impedir que el gas generado a partir de las primeras celdas de batería de grupo G1 se desplace a las segundas celdas de batería de grupo G2.
Aunque no se muestra, la abertura 123 puede cerrarse con una tapa (no mostrada) hecha de un material de fusión en caliente (por ejemplo, caucho o plástico). La tapa puede impedir que entren impurezas en el alojamiento de módulo 120 a través de la abertura 123 en condiciones normales. Cuando tiene lugar gas de ventilación o una chispa de alta temperatura, la tapa se funde mediante calor y presión para abrir la abertura 123. La tapa puede sustituirse por una malla.
La salida de gas 153 puede proporcionarse en la superficie superior del conducto 151. La salida de gas 153 puede incluir una primera salida de gas 153a y una segunda salida de gas 153b. La salida de gas 153 puede coincidir verticalmente con el orificio de ventilación 221 de la placa de arriba 220.
La primera salida de gas 153a puede proporcionarse a una distancia predeterminada de la primera entrada de gas 152a en la dirección de extensión izquierda (el sentido - en la dirección del eje X) del conducto 151, y la segunda salida de gas 153b puede proporcionarse a una distancia predeterminada de la segunda entrada de gas 152b en la dirección de extensión derecha (el sentido en la dirección del eje X) del conducto 151.
Es decir, haciendo referencia a las figuras 9 y 12, la primera salida de gas 153a actúa como una salida de gas de ventilación que entra en el conducto 151 a través de la primera entrada de gas 152a, y la segunda salida de gas 153b actúa como una salida de gas de ventilación que entra en el conducto 15 a través de la segunda entrada de gas 152b.
La primera salida de gas 153a y la segunda salida de gas 153b pueden tener, cada una, una forma de orificio de un tamaño suficiente para coincidir verticalmente con el orificio de ventilación 221, y pueden proporcionarse en el área de borde izquierdo y en el área de borde derecho de la superficie superior del conducto 151, respectivamente.
La carcasa de paquete 200 es un componente usado para recibir los módulos de baterías 100 y, como se muestra en la figura 2, puede incluir una placa de base 210, la placa de arriba 220, un bastidor de lado izquierdo 230, un bastidor de lado derecho 240, una cubierta frontal 250 y una cubierta trasera 260.
En particular, la placa de arriba 220 está configurada para cubrir las partes superiores de los módulos de baterías 100, e incluye una pluralidad de orificios de ventilación 221 a través de los cuales sale gas de ventilación.
Como se muestra en las figuras 13 y 14, el orificio de ventilación 221 puede estar en una ubicación verticalmente correspondiente a la primera salida de gas 153a o a la segunda salida de gas 153b de cada módulo de baterías 100 cuando los módulos de baterías 100 se cubren con la placa de arriba 220. Por ejemplo, en esta realización, los módulos de baterías 100 se disponen a lo largo de la dirección de la longitud (la dirección del eje Y) de la carcasa de paquete 200 con la primera salida de gas 153a y la segunda salida de gas 153b de cada módulo de baterías 100 en los dos bordes en la dirección de la anchura de la carcasa de paquete 200. La mitad de los orificios de ventilación 221 se proporciona en el área de borde izquierdo de la placa de arriba 220 y la mitad restante se proporciona en el área de borde derecho de la placa de arriba 220, de tal modo que las salidas de gas 153 de todos los módulos de baterías 100 y los orificios de ventilación 221 coinciden verticalmente y se conectan en una relación de uno a uno.
La estructura de disposición de los módulos de baterías 100 recibidos en la carcasa de paquete 200 o las posiciones de la primera salida de gas 153a y la segunda salida de gas 153b del módulo de baterías 100 pueden modificarse apropiadamente según sea necesario de forma diferente a esta realización. En este caso, los orificios de ventilación 221 pueden situarse en la placa de arriba 220 para coincidir con las posiciones cambiadas de la primera salida de gas 153a y la segunda salida de gas 153b.
El orificio de ventilación 221 de esta realización incluye un orificio pasante 222 y la membrana rompible 223.
El orificio pasante 222 puede tener un tamaño que es igual o más grande que la salida de gas 153 para impedir la fuga de gas de ventilación, y puede aplicarse un miembro de sellado (no mostrado)tal como una junta tórica) alrededor del orificio pasante 222.
La membrana rompible 223 puede configurarse para cubrir el orificio pasante 222 y romperse cuando la presión interna de la carcasa de paquete 200 supera la presión predeterminada. De acuerdo con esta configuración, es posible impedir la infiltración de humedad o impurezas en la carcasa de paquete 200 en condiciones normales y, cuando tiene lugar gas de ventilación, la membrana rompible 223 se rompe por el calor y la presión del gas de ventilación para abrir el orificio pasante 222 y permitir que el gas de ventilación fluya fuera de la carcasa de paquete 200. En este caso, es posible permitir que el gas de ventilación salga a través del orificio pasante rápidamente sin que fugas debido a una diferencia de presión grande entre el interior y el exterior de la carcasa de paquete 200.
La membrana rompible 223 puede estar en forma de una película delgada de aluminio o plástico, aunque sin limitarse a ello, y puede hacerse de cualquier material que pueda romperse por la presión predeterminada. Adicionalmente, la membrana rompible 223 puede incluir al menos una muesca (no mostrada) que está parcialmente cortada en la dirección del espesor desde la superficie. La muesca puede ayudar a que la membrana rompible 223 se rompa fácilmente cuando se aplica la presión predeterminada.
En esta realización, un bastidor de soporte 225 con la forma de un bastidor puede usarse para montar fácilmente la membrana rompible 223 en el orificio pasante 222.
El bastidor de soporte 225 puede soportar la periferia de la membrana rompible 223, y el orificio pasante 222 puede cubrirse con la membrana rompible 223 montando el bastidor de soporte 225 en la placa de arriba 220 mediante empernado o remachado. En este caso, en comparación con cuando la membrana rompible 223 se monta directamente en la placa de arriba 220, es más fácil de ensamblar y puede mejorarse la sellabilidad.
Adicionalmente, la placa de arriba 220 de acuerdo con esta realización puede incluir además un tabique extendido a través de la placa de arriba 220 en la dirección de la anchura y que discurre hacia abajo desde la superficie para formar una pared. La placa de arriba 220 puede incluir una pluralidad de tabiques dispuestos a un intervalo predeterminado a lo largo de la dirección de la longitud (la dirección del eje Y) de la placa de arriba 220. Los tabiques pueden impedir la deformación de la placa de arriba 220, y bloquear la transferencia de calor entre los módulos de baterías 100 adyacentes cuando tiene lugar un incendio, debido a que los mismos se disponen en un espacio entre los módulos de baterías 100 cuando los módulos de baterías 100 se cubren con la placa de arriba 220.
Mediante la configuración del paquete de baterías 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación, cuando tiene lugar gas de ventilación en el módulo de baterías 100, el gas de ventilación puede salir en el siguiente flujo.
Tiene lugar gas de ventilación en cada módulo de baterías 100 -> el gas sale del alojamiento de módulo 120 a través de la primera abertura 123a o la segunda abertura 123b encima del alojamiento de módulo 120 -> el gas entra en el canal de gas de ventilación 150 a través de la primera entrada de gas 152a o la segunda entrada de gas 152b del canal de gas de ventilación -> el gas de ventilación se mueve hacia la primera salida de gas 153a o la segunda salida de gas 153b en los dos bordes del módulo de baterías 100 a lo largo del conducto 151 -> la membrana rompible 223 del orificio de ventilación 221 se rompe para abrir el orificio de ventilación 221 -> el gas de ventilación sale de la carcasa de paquete 200 a través del orificio de ventilación abierto 221.
En consecuencia, como se ha descrito anteriormente, debido a que el paquete de baterías 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación está configurado para permitir que salga gas de ventilación de la carcasa de paquete 200 directamente desde cada módulo de baterías 100 sin moverse dentro de la carcasa de paquete 200, cuando tiene lugar gas de ventilación debido a un fallo en cualquier módulo de baterías 100, el gas de ventilación no provoca daños térmicos a los otros módulos de baterías 100. En consecuencia, cuando tiene lugar un incendio en un módulo de baterías 100, la presente divulgación puede impedir el embalamiento térmico que provoca que el incendio se propague debido a la transferencia de gas de ventilación o chispa de alta temperatura al otro módulo de baterías 100. Adicionalmente, el paquete de baterías 10 de la presente divulgación puede detectar intuitivamente el módulo de baterías 100 en el que ha tenido lugar el incendio desde la ubicación en la que sale el gas de ventilación, lo que hace posible emprender una acción de forma precisa y eficaz, por ejemplo, suministrar, de forma concentrada, agua de extinción de incendios al módulo de baterías 100 correspondiente.
Posteriormente, una variación de la placa de arriba 220 y otra realización de la presente divulgación se describirán con referencia a las figuras 15 y 16.
Para empezar, haciendo referencia a la figura 15, la placa de arriba 220A de acuerdo con la variación tiene una estructura hueca, e incluye una placa inferior 226 orientada hacia la superficie superior del canal de ventilación de gas 150, y una placa de arriba 227 opuesta a la placa inferior con un espacio vacío O entre las mismas.
Adicionalmente, el orificio de ventilación incluye un primer orificio de ventilación 221A en la placa inferior 226, y un segundo orificio de ventilación 221B en la placa superior 227 separado a una distancia predeterminada del primer orificio de ventilación 221A en la dirección horizontal, en donde el primer orificio de ventilación 221A coincide con y se conecta verticalmente a la salida de gas 153 del canal de ventilación de gas 150. La membrana rompible 223 puede proporcionarse en el primer orificio de ventilación 221A, y en lugar de la membrana rompible 223, puede proporcionarse una malla 229 en el segundo orificio de ventilación 221B. Por el contrario, la malla 229 puede proporcionarse en el primer orificio de ventilación 221A, y la membrana rompible 223 puede proporcionarse en el segundo orificio de ventilación 221B.
En comparación con la placa de arriba 220 descrita anteriormente, la placa de arriba 220A de acuerdo con esta variación puede ser ventajosa para reducir la presión de gas de ventilación debido a su trayectoria de ventilación de gas, más complicada. Adicionalmente, la trayectoria de ventilación complicada y la configuración del primer orificio de ventilación 221a y del segundo orificio de ventilación 221B hacen más difícil que la llama o chispa de alta temperatura salgan juntas de la carcasa de paquete 200 cuando se permite que salga el gas de ventilación. En consecuencia, esta variación puede ser más ventajosa que la realización descrita anteriormente en la prevención de riesgos de incendio cerca del exterior del paquete de baterías 10.
Posteriormente, un paquete de baterías de acuerdo con otra realización de la presente divulgación se describirá con referencia a la figura 16. El mismo número de referencia que en la realización previa indica el mismo elemento. Para evitar la redundancia, se omite la descripción superpuesta del mismo elemento y la siguiente descripción se hace basándose en la(s) diferencia(s) entre esta realización y la realización previa.
En comparación con la realización previa, el paquete de baterías de acuerdo con otra realización de la presente divulgación puede incluir además una placa de cubierta exterior 270 configurada para rodear el área superior de la placa de arriba 220 como se muestra en la figura 16.
El paquete de baterías 10 de la realización previa puede tener el riesgo de sufrir daños provocados por fuerzas externas, debido a que la membrana rompible 223 de la placa de arriba 220 se expone directamente al entorno externo. En consecuencia, el paquete de baterías de acuerdo con otra realización de la presente divulgación está configurado para cubrir la membrana rompible 223 con la placa de cubierta externa 270 para proteger la membrana rompible 223 frente a fuerzas externas. La placa de cubierta exterior 270 puede ser, por ejemplo, una placa de hierro, aluminio o plástico de alta resistencia, y puede tener una estructura permeable al aire tal como, por ejemplo, una rejilla, para permitir que pase aire a su través, donde sea necesario.
El paquete de baterías de acuerdo con la presente divulgación puede aplicarse a un vehículo tal como un vehículo eléctrico o un vehículo eléctrico híbrido. El paquete de baterías puede instalarse en el bastidor de la carrocería de un vehículo por debajo del asiento del vehículo o en el espacio del maletero, y el paquete de baterías puede instalarse en el vehículo con la placa de arriba de la carcasa de paquete volteada de arriba abajo en donde sea necesario.
Por otro lado, los términos que indican direcciones como se usan en el presente documento, tales como superior, inferior, izquierda, derecha, frontal y trasero se usan solo por conveniencia de descripción, y es obvio para los expertos en la materia que el término puede cambiar dependiendo de la posición del elemento indicado o de un observador.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un paquete de baterías (10), que comprende:
una pluralidad de módulos de baterías (100), incluyendo, cada uno, celdas de batería (110), un alojamiento de módulo (120) que da cabida a las celdas de batería (110) y un canal de ventilación de gas (150) en comunicación con un interior del alojamiento de módulo (120); y
una carcasa de paquete (200) que da cabida a la pluralidad de módulos de baterías (100), incluyendo la carcasa de paquete (200) una placa de arriba (220) para cubrir partes superiores de la pluralidad de módulos de baterías (100), teniendo la placa de arriba (220) un orificio de ventilación (221),
en donde el canal de ventilación de gas (150) de cada módulo de baterías (100) está en comunicación con el orificio de ventilación (221),
en donde el canal de ventilación de gas (150) se dispone en el alojamiento de módulo (120), y
en donde el canal de ventilación de gas (150) incluye un conducto (151) de una estructura hueca; una entrada de gas (152) proporcionada en un lado del conducto (151); y una salida de gas (153) proporcionada en el otro lado del conducto (151) a una distancia predeterminada de la entrada de gas (152) en una dirección de extensión del conducto (151),
caracterizado por quela entrada de gas (152) coincide con una abertura (123) del alojamiento de módulo (120), y la salida de gas (153) coincide con el orificio de ventilación (221) de la placa de arriba (220), y
el orificio de ventilación (221) incluye una membrana rompible (223) que se rompe bajo una presión predeterminada o superior.
2. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa de arriba (220) incluye una pluralidad de orificios de ventilación (221), y cada orificio de ventilación (221) se conecta verticalmente a la salida de gas (153) de cada módulo de baterías (100).
3. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa de arriba (220) se forma en una estructura hueca,
en donde la placa de arriba (220) incluye una placa inferior (226) orientada hacia una superficie superior del canal de ventilación de gas (150); y una placa superior (227) opuesta a la placa inferior (226) con un espacio vacío entre las mismas, y
en donde el orificio de ventilación (221) incluye un primer orificio de ventilación (221A) en la placa inferior (226), conectado verticalmente, el primer orificio de ventilación (221A), a la salida de gas (153); y un segundo orificio de ventilación (221B) en la placa superior (227) separado a una distancia predeterminada del primer orificio de ventilación (221A) en una dirección horizontal.
4. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la membrana rompible (223) está en uno cualquiera del primer orificio de ventilación (221A) y el segundo orificio de ventilación (221B), y una malla está en el otro orificio de ventilación (221B; 221A).
5. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:
una placa de cubierta exterior (270) configurada para rodear un área superior de la placa de arriba (220).
6. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el conducto (151) incluye una pluralidad de tabiques (154) para dividir un espacio interno.
7. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el conducto (151) incluye una pluralidad de pasos estrechos extendidos en la dirección de la longitud entre la pluralidad de tabiques (154).
8. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las celdas de batería (110) incluyen primeras celdas de batería de grupo (G1) y segundas celdas de batería de grupo (G2) que se disponen unas orientada hacia otras con un cortafuegos (130) interpuesto entre las mismas configurado para dividir un espacio interno del alojamiento de módulo (120).
9. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la abertura (123) incluye una primera abertura (123a) en un lado de arriba a la izquierda del alojamiento de módulo (120) y una segunda abertura (123b) en un lado de arriba a la derecha del alojamiento de módulo (120) con respecto al cortafuegos (130), y
en donde la entrada de gas (152) incluye una primera entrada de gas (152a) que coincide con la primera abertura (123a) y una segunda entrada de gas (152b) que coincide con la segunda abertura (123b).
10. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la salida de gas (153) incluye una primera salida de gas (153a) en un área de borde izquierdo del conducto (151) y una segunda salida de gas (153b) en un área de borde derecho del conducto (151).
11. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la abertura (123) se cierra con una tapa hecha de un material de fusión en caliente.
12. El paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el alojamiento de módulo (120) y el canal de ventilación de gas (150) se forman en una sola pieza.
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