ES3034759T3 - Battery pack and device including same - Google Patents

Battery pack and device including same

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ES3034759T3
ES3034759T3 ES21788365T ES21788365T ES3034759T3 ES 3034759 T3 ES3034759 T3 ES 3034759T3 ES 21788365 T ES21788365 T ES 21788365T ES 21788365 T ES21788365 T ES 21788365T ES 3034759 T3 ES3034759 T3 ES 3034759T3
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Yongho Chun
Donghyun Kim
Byung Do Jang
Hyoungsuk Lee
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un paquete de baterías según una realización de la presente invención comprende: una pluralidad de módulos de batería; un marco de ventilación dispuesto a lo largo de los bordes de la pluralidad de módulos de batería; y una carcasa para alojar la pluralidad de módulos de batería y el marco de ventilación, en donde: el marco de ventilación incluye un par de vigas verticales formadas para ser paralelas a una primera dirección, y un par de vigas horizontales formadas para ser paralelas a una segunda dirección que cruza la primera dirección; y cada una de las vigas verticales y las vigas horizontales tiene una forma tubular que incluye una cubierta formada en la dirección longitudinal de las vigas verticales y las vigas horizontales, y un paso formado para estar rodeado por la cubierta para que el gas pueda pasar a través de él. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Paquete de baterías y dispositivo que incluye el mismo
Sector de la técnica
Cita cruzada con solicitud(es) relacionada(s)
Esta solicitud reivindica el beneficio de la prioridad basada en la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0044968 con fecha de 14 de abril de 2020.
La presente invención se refiere a un paquete de baterías y a un dispositivo que incluye el mismo, y más particularmente, a un paquete de baterías que tiene una seguridad mejorada y a un dispositivo que incluye el mismo.
Antecedentes de la invención
Una batería secundaria que puede aplicarse fácilmente en base a un grupo de productos y tener una característica eléctrica como una alta densidad de energía o similar puede aplicarse generalmente a un vehículo eléctrico o a un vehículo híbrido, accionado por una fuente de accionamiento eléctrico, así como a un dispositivo portátil, un dispositivo de almacenamiento de energía o similar. Esta batería secundaria ha destacado como una nueva fuente de energía para mejorar el respeto al medio ambiente y la eficiencia energética, no solo por su ventaja principal en la que la batería secundaria puede reducir significativamente el uso de un combustible fósil, sino también por el hecho de que no se produce ningún subproducto a partir del uso de energía.
Las baterías secundarias que se comercializan en la actualidad pueden incluir una batería de níquel-cadmio, una batería de níquel-hidruro, una batería de níquel-zinc y una batería secundaria de litio. Entre estas baterías, la batería secundaria de litio puede estar en el punto de mira por tener poco efecto memoria en comparación con las baterías secundarias a base de níquel, por lo que tiene su carga y descarga libres, una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética.
La batería secundaria de litio puede utilizar principalmente un óxido a base de litio y un material de carbono como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. La batería secundaria de litio puede incluir un conjunto de electrodo en el que se disponen una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo a las que se aplican respectivamente el material activo de electrodo positivo y el material activo de electrodo negativo al tiempo que tienen un separador interpuesto entre las mismas, y una carcasa que sella y aloja el conjunto de electrodo junto con un electrolito, es decir, una carcasa de batería.
En general, la batería secundaria de litio puede clasificarse en una batería secundaria prismática en la que el conjunto de electrodo está incrustado en una lata metálica, y una batería secundaria de tipo bolsa en la que el conjunto de electrodo está incrustado en una bolsa de una lámina de aluminio laminado, basándose en un tipo de carcasa.
La batería secundaria utilizada en un dispositivo pequeño puede tener dos o tres células de batería dispuestas en la misma. Sin embargo, la batería secundaria utilizada en un dispositivo de tamaño medio a grande, como un automóvil, puede utilizar un módulo de batería en el que una pluralidad de células de batería se conectan eléctricamente entre sí. Un módulo de batería de este tipo en el que la pluralidad de células de batería se conectan en serie o en paralelo entre sí para formar una pila de células de batería puede tener una capacidad y un rendimiento mejorados. Además, la pluralidad de módulos de batería puede montarse junto con diversos sistemas de control y protección, como un sistema de gestión de baterías (BMS) y un sistema de enfriamiento para formar un paquete de baterías.
El paquete de baterías puede tener una estructura en la que la pluralidad de módulos de batería estén combinados entre sí, por lo que la seguridad y la eficacia operativa del paquete de baterías pueden por tanto resultar problemáticas cuando en algunos módulos de batería se produzcan sobretensiones, sobrecorrientes o sobrecalentamientos. En particular, existe una tendencia en la que el paquete de baterías tiene una capacidad gradualmente mayor para mejorar un kilometraje. En un estado en el que la energía interna del paquete también se incrementa, es por tanto necesario diseñar una estructura que satisfaga una norma de seguridad reforzada y garantice la seguridad de un vehículo y un conductor. Con este fin, existe una necesidad emergente especialmente de una estructura que pueda prevenir la fuga térmica interna o similar de antemano o suprimir la transferencia entre los módulos para minimizar los daños incluso cuando se produce la fuga o similar.
El documento EP 2654100 A1 se refiere a paquetes de baterías en los que se apilan una pluralidad de módulos de batería. El documento DE 102014225845 A1 analiza una disposición de baterías en un vehículo que garantiza una alta fiabilidad operativa en condiciones cambiantes de temperatura y/o presión. El documento US 2014/113167 A1 analiza un módulo de batería que incluye un mecanismo de liberación para liberar un gas de una batería al exterior de la carcasa con seguridad. El documento US 2018/108892 A1 analiza un paquete de baterías que presenta una seguridad mejorada y un automóvil que incluye el mismo. El documento US 2020/091484 A1 se refiere a una batería secundaria que incluye una placa aislante que permite una fácil descarga de gas y no se rompe a altas temperaturas.
Explicación de la invención
Problema técnico
Una realización a modo de ejemplo de la presente invención proporciona un paquete de baterías que puede suprimir la transferencia entre módulos de batería para minimizar los daños incluso cuando algunos módulos de una batería presentan sobretensión, sobrecorriente o sobrecalentamiento produciéndose en su interior.
Sin embargo, los problemas técnicos a resolver mediante una realización a modo de ejemplo de la presente invención no se limitan a los problemas anteriormente mencionados, y pueden ampliarse de diversas maneras en el alcance de una idea técnica incluida en la presente invención.
Solución técnica
Según una realización a modo de ejemplo de la presente invención, un paquete de baterías incluye: una pluralidad de módulos de batería; un armazón de ventilación dispuesto a lo largo de los bordes de la pluralidad de módulos de batería; y un alojamiento que aloja la pluralidad de módulos de batería y el armazón de ventilación, en el que el armazón de ventilación incluye un par de vigas verticales formadas en paralelo a una primera dirección y un par de vigas horizontales formadas en paralelo a una segunda dirección que intersecan la primera dirección, y en el que la viga vertical y la viga horizontal tienen cada una la forma de un tubo e incluyen una cubierta formada sobre la viga vertical o la viga horizontal en una dirección longitudinal, y un paso rodeado por la cubierta para que pase el gas a su través.
Cada uno de los módulos de batería incluye una pila de células de batería en la que se apilan una pluralidad de células de batería, un armazón de módulo que aloja la pila de células de batería, y en el que una placa de extremo que cubre la pila de células de batería expuesta a cada uno de los dos extremos del armazón de módulo, y la placa de extremo incluye al menos una compuerta de ventilación formada en forma de tubo que sobresale externamente de la placa de extremo y que se comunica con el interior del módulo de batería.
La cubierta de la viga horizontal incluye al menos un primer orificio de conexión opuesto a uno de la pluralidad de módulos batería, y en el que la compuerta de ventilación está formada opuesta al al menos un primer orificio de conexión para que la compuerta de ventilación y la viga horizontal se comuniquen entre sí.
La cubierta de cualquiera de la viga vertical y la viga horizontal incluye un segundo orificio de conexión formado en una parte en la que la viga vertical y la viga horizontal intersecan entre sí y que comunica con el paso de cualquiera de la viga vertical y la viga horizontal.
El paquete de baterías incluye además al menos una parte de ruptura formada en el exterior de cualquiera de la viga horizontal y la viga vertical y conectada al paso.
La compuerta de ventilación, el al menos un primer orificio de conexión, el paso de la viga horizontal, el segundo orificio de conexión y el paso de la viga vertical pueden estar conectados entre sí.
El alojamiento puede incluir un alojamiento inferior que incluye una superficie inferior sobre la que se disponen la pluralidad de módulos de batería y una pared lateral que se extiende hacia arriba desde la superficie inferior, y una cubierta superior que cubre una abertura de una parte superior del alojamiento inferior, y en donde la parte de ruptura pueda acoplarse a la viga horizontal o a la viga vertical al tiempo que se interpone entre las mismas la pared lateral del alojamiento inferior.
La parte de ruptura puede estar conectada al paso de la viga horizontal o de la viga vertical, y puede estar configurada para romperse cuando una presión del gas introducido sea una presión predeterminada o superior. La cubierta de la viga vertical puede incluir una primera cubierta interior dispuesta adyacente al módulo de batería en la segunda dirección, y una primera cubierta exterior dispuesta alejada del módulo de batería en la segunda dirección, y al menos una de la primera cubierta interior y de la primera cubierta exterior puede incluir una ranura alargada en la primera dirección.
La primera cubierta interior puede incluir dos segundos orificios de conexión situados en los extremos de una de sus superficies adyacente al módulo de batería en la segunda dirección, siendo los extremos adyacentes a la viga horizontal.
La ranura alargada en la primera dirección puede formar el paso cuando la primera cubierta interior y la primera cubierta exterior se acoplan entre sí.
La cubierta de la viga horizontal puede incluir una segunda cubierta interior dispuesta adyacente al módulo de batería en la primera dirección, y una segunda cubierta exterior dispuesta alejada del módulo de batería en la primera dirección, y en la que al menos una de la segunda cubierta interior y de la segunda cubierta exterior puede incluir una ranura alargada en la segunda dirección.
La segunda cubierta interior puede incluir al menos un primer orificio de conexión formado en una de sus superficies adyacente al módulo de batería en la primera dirección.
El paquete de baterías puede incluir una parte de ruptura dispuesta en el exterior de la segunda cubierta exterior en la primera dirección y conectada al paso de la viga horizontal, en la que la segunda cubierta exterior incluye al menos un tercer orificio de conexión para su comunicación con la parte de ruptura.
La ranura alargada en la segunda dirección puede formar el paso cuando la segunda cubierta interior y la segunda cubierta exterior están acopladas entre sí.
Efectos ventajosos
Las realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención pueden minimizar los daños debido a que la llama se desplaza a lo largo del armazón de ventilación para ser emitida al exterior, en lugar de ser transferida aleatoriamente, incluso cuando algunos módulos de la batería presentan sobretensión, sobrecorriente o sobrecalentamiento produciéndose en su interior, mejorando de este modo la seguridad del paquete de baterías.Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en perspectiva en despiece de un paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva en despiece de un armazón de ventilación del paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 3 es una vista que muestra esquemáticamente una trayectoria de transferencia cuando se produce una fuga térmica en algunos módulos del paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 4 es una vista ampliada de la parte IV de la FIG. 3.
Las FIGS. 5a y 5b son vistas ampliadas de la parte V de la FIG. 3.
Las FIGS. 6a y 6b son vistas que muestran esquemáticamente una trayectoria de transferencia cuando se produce una fuga térmica en algunos módulos del paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo y un ejemplo comparativo de la presente invención.
Realización preferente de la invención
A continuación, se describen en detalle realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos para que los expertos en la técnica a la que pertenece la presente invención puedan ponerla en práctica fácilmente. La presente invención puede llevarse a la práctica de diversas formas diferentes y no se limita a las realizaciones a modo de ejemplo proporcionadas en el presente documento.
Se omite una parte no relacionada con la descripción para describir de forma obvia la presente invención, y los componentes iguales o similares se indican mediante el mismo número de referencia en la totalidad de la presente memoria descriptiva.
Además, el tamaño y el grosor de cada componente mostrado en los dibujos adjuntos se muestran arbitrariamente para facilitar la explicación y, por tanto, la presente invención no se limita necesariamente a los contenidos mostrados en los dibujos adjuntos. Los grosores están exagerados en los dibujos para representar claramente varias capas y regiones. Además, en los dibujos, los grosores de algunas capas y regiones están exagerados para facilitar la explicación.
Además, cuando se dice que un elemento como una capa, una película, una región o un sustrato está “sobre” o “encima” de otro elemento, puede estar “directamente sobre” otro elemento o tener un tercer elemento interpuesto entre los mismos. Por el contrario, cuando se dice que un elemento está “directamente sobre” otro elemento, no hay un tercer elemento interpuesto entre los mismos. Además, cuando se hace referencia a que está “sobre” o “encima” de un elemento de referencia, un elemento puede estar situado sobre o debajo del elemento de referencia, y puede no estar necesariamente “sobre” o “encima” del elemento de referencia hacia una dirección de gravedad opuesta. Además, en la totalidad de la presente memoria descriptiva, a menos que se describa especialmente lo contrario, “que incluye” cualquier componente puede entenderse que implica la inclusión de otros elementos en lugar de la exclusión de cualquier otro elemento.
Además, en la totalidad de la memoria descriptiva, el término “en el plano” puede indicar un caso en el que un objetivo se ve desde arriba, y el término “en la sección transversal” puede indicar un caso en el que una sección transversal de un objetivo tomada a lo largo de una dirección vertical se observa desde un lado.
A continuación, la descripción describe un paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 1 es una vista en perspectiva en despiece de un paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 1, un paquete 10 de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención puede incluir una pluralidad de módulos 100 de batería y un armazón 300 de ventilación dispuesto a lo largo de los bordes de los módulos 100 de batería. La pluralidad de módulos 100 de batería y el armazón 300 de ventilación pueden montarse en una bandeja 200 de paquete para alojarse en un alojamiento 400. El alojamiento 400 puede incluir un alojamiento 410 inferior que aloja la bandeja 200 de paquete, y una cubierta 420 superior acoplada al alojamiento 410 inferior para cubrir una parte superior del módulo 100 de batería.
La pluralidad de módulos 100 de batería puede incluir cada uno una pila de células de batería (no mostrada) dispuesta en un armazón 110 de módulo, y una placa 120 de extremo que cubre la pila de células de batería expuesta a cada uno de los dos extremos del armazón 110 de módulo. En este caso, cualquiera de las dos placas 120 de extremo puede incluir una compuerta 121 de ventilación que se comunica con el interior del módulo 100 de batería para emitir la llama o el calor que pueda producirse en su interior. La compuerta 121 de ventilación puede estar dispuesta en el paquete 10 de baterías para orientarse hacia el exterior del paquete 10 de baterías, y está dispuesta en cada uno de los dos extremos del paquete 10 de baterías en una primera dirección (dirección del eje x) para orientarse hacia el exterior.
El armazón 300 de ventilación puede estar dispuesto a lo largo de los bordes de toda la pluralidad de módulos 100 de batería. El armazón 300 de ventilación puede tener la forma de un tubo formado a lo largo de cada lado del paquete 10 de baterías, y puede incluir un par de vigas 310 verticales y un par de vigas 320 horizontales, que se extienden respectivamente en la primera dirección (dirección del eje x) y una segunda dirección (dirección del eje y) y formadas para comunicarse entre sí en su conjunto. A continuación se describe una configuración detallada del armazón 300 de ventilación.
La pluralidad de módulos 100 de batería y el armazón 300 de ventilación pueden montarse en la bandeja 200 de paquete, y fijarse a la bandeja 200 de paquete mediante un medio de fijación cuando sea necesario. El módulo 100 de batería, el armazón 300 de ventilación y la bandeja 200 de paquete pueden alojarse en el alojamiento 410 inferior. El alojamiento 410 inferior puede incluir una superficie inferior sobre la que se dispone la bandeja 200 de paquete, y una pared lateral que se extiende hacia arriba desde un borde de la superficie inferior. La cubierta 420 superior que cubre la parte superior del módulo 100 de batería puede estar acoplada al alojamiento 410 inferior para proteger un campo eléctrico interno. En este caso, el alojamiento 400 puede incluir diversos sistemas de control y protección, como un sistema de gestión de baterías (BMS) y un sistema de enfriamiento, junto con el módulo 100 de batería montado en el mismo.
En una pared lateral del alojamiento 410 inferior puede formarse al menos una parte 500 de ruptura que puede emitir al exterior calor o llamas que se producen en el alojamiento 410 inferior. A continuación se describe una configuración detallada de la parte 500 de ruptura.
A continuación, se describe con más detalle el armazón de ventilación del paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva en despiece de un armazón de ventilación del paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Haciendo referencia a las FIGS. 1 y 2, el armazón 300 de ventilación puede tener la forma de un tubo formado a lo largo de cada lado del paquete 10 de baterías, y puede incluir el par de vigas 310 verticales y el par de vigas 320 horizontales, que se extienden respectivamente en la primera dirección (dirección del eje x) y la segunda dirección (dirección del eje y) y formadas para comunicarse entre sí en su conjunto.
La viga 310 vertical puede tener la forma de un tubo alargado en la primera dirección (dirección del eje x), y en este caso incluye una cubierta 311 que define el interior de forma tubular, y un paso 312 formado dentro de la cubierta.
La cubierta 311 puede incluir una primera cubierta 311a interior dispuesta adyacente al módulo 100 de batería en la segunda dirección (dirección del eje y), y una primera cubierta 311b exterior dispuesta opuesta a la primera cubierta 311a interior para alejarse del módulo 100 de batería en la segunda dirección (dirección del eje y). Al menos una de la primera cubierta 311a interior y de la primera cubierta 311b exterior puede incluir una ranura alargada en la primera dirección. Es decir, una sección transversal de al menos una cubierta puede tener forma de U (forma en la que una superficie se retira de una forma de tubo rectangular), y la otra cubierta puede acoplarse a la misma, definiendo de este modo el paso 312. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello, y no está particularmente limitada siempre y cuando la forma tubular pueda obtenerse por la cubierta 311.
La viga 320 horizontal puede tener la forma de un tubo alargado en la segunda dirección (dirección del eje y), y en este caso incluye una cubierta 321 que define el interior de forma tubular, y un paso 322 formado dentro de la cubierta. La cubierta 321 puede incluir una segunda cubierta 321a interior dispuesta adyacente al módulo 100 de batería en la primera dirección (dirección del eje x), y una segunda cubierta 321b exterior dispuesta opuesta a la segunda cubierta 321a interior para alejarse del módulo 100 de batería en la primera dirección (dirección del eje x). Al menos una de la segunda cubierta 321a interior y de la segunda cubierta 321b exterior puede incluir una ranura alargada en la segunda dirección. Es decir, una sección transversal de al menos una cubierta puede tener forma de U (forma en la que una superficie se retira de la forma de tubo rectangular), y la otra cubierta puede acoplarse a la misma, definiendo de este modo el paso 322. En particular, en esta realización a modo de ejemplo, tanto la segunda cubierta 321a interior como la segunda cubierta 321b exterior pueden tener la sección transversal en forma de U mostrada en la FIG. 2, permitiendo de este modo que la viga 320 horizontal tenga una resistencia mejorada cuando se ensambla. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello, y no está particularmente limitada siempre y cuando la forma tubular pueda obtenerse por la cubierta 321.
La viga 320 horizontal puede incluir un primer orificio 324 de conexión formado en su superficie opuesta al módulo 100 de batería, es decir, en una superficie de la segunda cubierta 321a interior. El primer orificio 324 de conexión puede estar dispuesto para comunicarse con la compuerta 121 de ventilación del módulo 100 de batería descrito anteriormente. Además, la viga 320 horizontal puede incluir además un tercer orificio 326 de conexión formado en su superficie dispuesta en una dirección alejada del módulo 100 de batería en la segunda dirección, es decir, en una superficie de la segunda cubierta 321b exterior. El tercer orificio 326 de conexión puede estar dispuesto para permitir que la parte 500 de ruptura y el paso 322 se comuniquen entre sí. En este caso, la compuerta 121 de ventilación, el paso 322 de la viga 320 horizontal y la parte 500 de ruptura pueden estar acoplados entre sí por un soporte 328 de trayectoria de ventilación para guiar su trayectoria de comunicación.
La viga 310 vertical puede incluir segundos orificios 314 de conexión formados en ambos extremos de la primera cubierta 311a interior, adyacente a la viga 320 horizontal. El paso 322 de la viga 320 horizontal y el paso 312 de la viga 310 vertical pueden comunicarse entre sí a través del segundo orificio 314 de conexión.
La parte 500 de ruptura puede estar conectada al paso 322 de la viga 320 horizontal, e incluir una superficie 510 de ruptura (mostrada en la FIG. 5b) configurada para romperse cuando una presión de gas introducido alcanza una presión predeterminada o superior. Además, la parte 500 de ruptura puede incluir una parte 520 de ala (mostrada en la FIG. 5b) configurada para sobresalir de un cuerpo en el que está formada la superficie 510 de ruptura y para acoplarse a la pared lateral del alojamiento 410 inferior. La parte 520 de ala puede fijarse al alojamiento 410 inferior mediante medios de sujeción como, por ejemplo, un tornillo. En esta realización a modo de ejemplo, la parte 500 de ruptura puede estar conectada al paso 322 de la viga 320 horizontal, y fijarse a la viga 320 horizontal mientras que el alojamiento 410 inferior se interpone entre las mismas. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello, y puede emplear adecuadamente cualquier configuración que comunique con el paso del armazón 300 de ventilación para permitir que la llama o el calor se emitan al exterior. Además, esta realización a modo de ejemplo muestra que se forman dos partes 500 de ruptura en un solo lado del par de vigas 320 horizontales, y no se limita a ello. La parte de ruptura también puede formarse en el otro lado del par de vigas 320 horizontales, o puede formarse en la viga 310 vertical. En este caso, la posición y el número de la parte de ruptura pueden seleccionarse adecuadamente cuando sea necesario.
Mediante la configuración anteriormente mencionada, el paso puede formarse para comunicarse en conjunto en el armazón 300 de ventilación que tiene la forma rectangular incluyendo la viga 310 vertical y la viga 320 horizontal. Este paso puede comunicarse con la compuerta 121 de ventilación y la parte 500 de ruptura del módulo 100 de batería, y minimizar un efecto sobre los módulos de batería próximos induciendo calor y llamas hacia el exterior cuando se produce una fuga térmica del módulo 100 de batería. En este caso, la llama incluida en un gas de ventilación de alta presión que se produzca puede quemarse por completo al pasar por el paso del armazón 300 de ventilación y emitirse al exterior en un estado más seguro. Además, el armazón 300 de ventilación puede servir como un armazón de soporte que soporta de manera estable el módulo 100 de batería en tiempos normales, distintos de cuando se produce la fuga térmica, mejorando de este modo la estabilidad del paquete 10 de baterías.
A continuación, la descripción describe una trayectoria para controlar un problema como la sobretensión, la sobrecorriente o el sobrecalentamiento cuando estas se producen en algunos módulos de batería del paquete de baterías.
La FIG. 3 es una vista que muestra esquemáticamente una trayectoria de transferencia cuando se produce una fuga térmica en algunos módulos del paquete de baterías según una realización a modo de ejemplo de la presente invención; la FIG. 4 es una vista ampliada de la parte IV de la FIG. 3; y las FIGS. 5A y 5B son vistas ampliadas de la parte V de la FIG. 3.
Haciendo referencia a las FIGS. 1 a 5B, el gas de ventilación a alta presión puede emitirse desde el interior del módulo 100 de batería a través de la compuerta 121 de ventilación cuando se produce un problema (térmico) como la sobretensión, la sobrecorriente o el sobrecalentamiento en el módulo 100 de batería. En este caso, el gas y la llama a alta temperatura y alta presión pueden ser inducidos al primer orificio 324 de conexión situado lo más cerca de la compuerta 121 de ventilación del módulo 100 de batería en el que se produce el problema térmico. El gas y la llama a alta temperatura y alta presión, introducidos a través del primer orificio 324 de conexión, pueden emitirse al exterior a lo largo del paso formado en el armazón 300 de ventilación.
Por ejemplo, cuando se produce un problema térmico en el módulo 100 de batería situado en la posición 1 de la FIG.
3, el gas y la llama a alta presión pueden emitirse a través de la compuerta 121 de ventilación, como se muestra en la FIG. 4, pasar a través del paso 322 de la viga 320 horizontal y, a continuación, ser inducidos directamente hacia la parte 500 de ruptura para emitirse al exterior. Por consiguiente, el problema térmico que se produce en el módulo 100 de batería situado en la posición 1 puede emitirse al exterior sin afectar a los módulos próximos.
Además, cuando se produce un problema térmico en el módulo 100 de batería situado en la posición 2 de la FIG. 3, el gas y la llama a alta temperatura y alta presión pueden emitirse a través de la compuerta 121 de ventilación para introducirse en el paso 322 de la viga 320 horizontal, como se muestra en las FIGS. 5A y 5B. A continuación, el gas y la llama a alta temperatura y alta presión introducidos en el paso 312 de la viga 310 vertical a través del segundo orificio 314 de conexión, y desplazados después a lo largo del paso 312 pueden inducirse en la viga 320 horizontal dispuesta cerca de la parte 500 de ruptura a través del segundo orificio 314 de conexión formado en el extremo opuesto de la viga 310 vertical correspondiente para emitirse finalmente al exterior a través de la parte 500 de ruptura. Es decir, cuando se produce el problema térmico en el módulo 100 de batería, el gas y la llama a alta temperatura y alta presión pueden ser inducidos al paso del armazón 300 de ventilación a través del primer orificio 324 de conexión situado lo más cerca de la compuerta 121 de ventilación del módulo 100 de batería correspondiente para emitirse finalmente al exterior.
Según esta configuración, incluso cuando el problema térmico se produce en el módulo 100 de batería situado lejos de la parte 500 de ruptura, como se muestra en la FIG. 6a, el calor y la llama que se producen en el mismo pueden inducirse hacia el exterior y emitirse sin afectar a los módulos próximos. Por otro lado, en el caso de un paquete 10 de baterías convencional al que no se aplique dicha estructura del armazón 300 de ventilación, el gas de ventilación (gas y llama a alta temperatura y alta presión) que se produce en un módulo 1 puede transferirse aleatoriamente a todos los módulos 2 a 4. Como resultado, todos los módulos del paquete 10 de baterías pueden estar expuestos a un riesgo en el que se produzca un aumento de temperatura y una serie de fugas térmicas adicionales en los mismos.
Como se ha descrito anteriormente, una realización a modo de ejemplo de la presente invención puede incluir el armazón 300 de ventilación que puede servir como armazón de soporte que soporta de manera estable el módulo 100 de batería en tiempos normales, e inducir el gas de ventilación a alta presión que se produce (gas y llama a alta temperatura y alta presión) a la trayectoria en el armazón 300 de ventilación para emitirlo de forma estable al exterior del paquete 10 de baterías cuando se produce un problema térmico en el paquete 10 de baterías, evitando de este modo la difusión del gas y la llama a los módulos próximos.
El módulo de batería descrito anteriormente y el paquete de baterías que incluye el mismo pueden aplicarse a diversos dispositivos. Un dispositivo de este tipo puede aplicarse a medios de transporte como una bicicleta eléctrica, un vehículo eléctrico y un vehículo híbrido. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello y puede aplicarse a diversos dispositivos que pueden utilizar el módulo de batería y el paquete de baterías que incluye el mismo, lo que también pertenece al alcance de la presente invención.
Descripción de símbolos
10: paquete de baterías
100: módulo de batería
110: armazón de módulo
120: placa de extremo
121: compuerta de ventilación
200: bandeja de paquete
300: armazón de ventilación
310: viga vertical
320: viga horizontal
311: cubierta de viga vertical
312: paso de viga vertical
321: cubierta de viga horizontal
322: paso de viga horizontal
324: primer orificio de conexión
314: segundo orificio de conexión
326: tercer orificio de conexión
400: alojamiento
410: cubierta inferior
420: cubierta superior
500: parte de ruptura

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un paquete (10) de baterías que comprende:
una pluralidad de módulos (100) de batería;
un armazón (300) de ventilación dispuesto a lo largo de los bordes de la pluralidad de módulos (100) de batería; y un alojamiento (400) que aloja la pluralidad de módulos (100) de batería y el armazón (300) de ventilación, en el que el armazón (300) de ventilación incluye un par de vigas (310) verticales formadas en paralelo a una primera dirección y un par de vigas (320) horizontales formadas en paralelo a una segunda dirección que interseca la primera dirección,
en el que la viga (310) vertical y la viga (320) horizontal tienen cada una la forma de un tubo e incluyen una cubierta (311, 321) formada sobre la viga (310) vertical o la viga (320) horizontal en una dirección longitudinal, y un paso (312, 322) rodeado por la cubierta (311) para que el gas pase a su través,
en el que cada uno de los módulos (100) de batería incluye una pila de células de batería en la que se apilan una pluralidad de células de batería, un armazón (110) de módulo que aloja la pila de células de batería, y una placa (120) de extremo que cubre la pila de células de batería expuesta a cada uno de los dos extremos del armazón (110) de módulo,
en el que la placa (120) de extremo incluye al menos una compuerta (121) de ventilación formada en forma de tubo que sobresale externamente de la placa (120) de extremo y que se comunica con el interior del módulo (100) de batería,
en el que la compuerta (121) de ventilación está dispuesta en el paquete (10) de baterías para orientarse hacia el exterior del paquete (10) de baterías, y está dispuesta en cada uno de los dos extremos del paquete (10) de baterías en la primera dirección para orientarse hacia el exterior,
en el que la cubierta (321) de la viga (320) horizontal incluye al menos un primer orificio (324) de conexión opuesto a uno de la pluralidad de módulos (100) de batería,
en el que la compuerta (121) de ventilación está formada opuesta al al menos un primer orificio (324) de conexión para que la compuerta (121) de ventilación y la viga (320) horizontal se comuniquen entre sí,
en el que la cubierta (311, 321) de cualquiera de la viga (310) vertical y la viga (320) horizontal incluye un segundo orificio (314) de conexión formado en una parte en la que la viga (310) vertical y la viga (320) horizontal intersecan entre sí y que se comunica con el paso (312, 322) de cualquiera de la viga (310) vertical y la viga (320) horizontal, ycaracterizado porque
el paquete de baterías comprende además
al menos una parte (500) de ruptura formada en el exterior de la viga (320) horizontal y conectada al paso (312, 322).
2. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1, en el que
la compuerta (121) de ventilación, el al menos un primer orificio (324) de conexión, el paso (322) de la viga (320) horizontal, el segundo orificio (314) de conexión y el paso (312) de la viga (310) vertical están todos conectados entre sí.
3. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1, en el que
el alojamiento (400) incluye un alojamiento (410) inferior que incluye una superficie inferior sobre la que se disponen la pluralidad de módulos (100) de batería y una pared lateral que se extiende hacia arriba desde la superficie inferior, y una cubierta (420) superior que cubre una abertura de una parte superior del alojamiento (410) inferior, y en el que la parte (500) de ruptura está acoplada a la viga (320) horizontal o a la viga (310) vertical al tiempo que tiene la pared lateral del alojamiento (410) inferior interpuesta entre las mismas.
4. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 3, en el que
la parte (500) de ruptura está conectada al paso (312, 322) de la viga (320) horizontal o la viga (310) vertical, y está configurada para romperse cuando una presión de gas introducido es una presión predeterminada o superior.
5. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1, en el que
la cubierta (311) de la viga (310) vertical incluye una primera cubierta (311a) interior dispuesta adyacente al módulo (100) de batería en la segunda dirección, y una primera cubierta (311b) exterior dispuesta alejada del módulo (100) de batería en la segunda dirección, y
al menos una de la primera cubierta (311a) interior y de la primera cubierta (311b) exterior incluye una ranura alargada en la primera dirección.
6. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 5, en el que
la primera cubierta (311a) interior incluye dos segundos orificios (314) de conexión situados en los extremos de una de sus superficies adyacente al módulo (10) de batería en la segunda dirección, siendo los extremos adyacentes a la viga (320) horizontal.
7. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 5, en el que
la ranura alargada en la primera dirección forma el paso (312) cuando la primera cubierta (311a) interior y la primera cubierta (311b) exterior se acoplan entre sí.
8. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 1, en el que
la cubierta (321) de la viga (320) horizontal incluye una segunda cubierta (321b) interior dispuesta adyacente al módulo de batería en la primera dirección, y una segunda cubierta exterior dispuesta alejada del módulo (321b) de batería en la primera dirección, y
en el que al menos una de la segunda cubierta (321a) interior y de la segunda cubierta (321b) exterior incluye una ranura alargada en la segunda dirección.
9. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 8, en el que
la segunda cubierta (321a) interior incluye al menos un primer orificio (324) de conexión formado en una superficie de la misma adyacente al módulo (10) de batería en la primera dirección.
10. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 8, que comprende además
una parte (500) de ruptura dispuesta en el exterior de la segunda cubierta (321b) exterior en la primera dirección y conectada al paso (322) de la viga (320) horizontal,
en el que la segunda cubierta (321b) exterior incluye al menos un tercer orificio (326) de conexión para su comunicación con la parte (500) de ruptura.
11. El paquete (10) de baterías según la reivindicación 10, en el que
la ranura alargada en la segunda dirección forma el paso (322) cuando la segunda cubierta (321a) interior y la segunda cubierta (321b) exterior se acoplan entre sí.
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