ES3039123T3 - Battery module with thermal propagation prevention structure of battery cell using coolant and battery pack comprising the same - Google Patents

Battery module with thermal propagation prevention structure of battery cell using coolant and battery pack comprising the same

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ES3039123T3
ES3039123T3 ES22775980T ES22775980T ES3039123T3 ES 3039123 T3 ES3039123 T3 ES 3039123T3 ES 22775980 T ES22775980 T ES 22775980T ES 22775980 T ES22775980 T ES 22775980T ES 3039123 T3 ES3039123 T3 ES 3039123T3
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Eun-Gyu Shin
Jae-Min Yoo
Young-Bum Cho
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Según la presente invención, un módulo de batería comprende: una pluralidad de celdas de batería; y una caja de módulo que aloja la pluralidad de celdas de batería en su interior, donde cada caja de módulo está provista de una ruta de fluido en la que puede fluir un refrigerante, e incluye una parte de placa superior ubicada sobre la pluralidad de celdas de batería y una parte de placa inferior ubicada debajo de la pluralidad de celdas de batería, donde la parte de placa superior y la parte de placa inferior incluyen un punto de fusión que puede fundirse en caliente a una primera placa orientada hacia la pluralidad de celdas de batería, y la parte de placa superior puede incluir, en una segunda placa orientada hacia la primera placa, un orificio de ventilación capaz de descargar gas al exterior, y una primera tapa de sellado que sella el orificio de ventilación y está formada de un material termofusible. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de batería con estructura de prevención de propagación térmica de celda de batería que usa refrigerante, y paquete de baterías que comprende el mismo
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un módulo de batería y, más particularmente, a un módulo de batería con estructura de prevención de propagación térmica que tiene una ruta para alimentar un refrigerante a una celda de batería, en la que se haya producido un incendio, y para forzar la salida de gas a alta temperatura para detener la propagación del incendio a otras celdas de batería en la etapa inicial y evitar la propagación del incendio.
La presente solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0037564, presentada el 23 de marzo de 2021 en la oficina de propiedad intelectual de Corea.
Antecedentes de la técnica
Las baterías secundarias son objeto de atención porque ventajosamente reducen notablemente el uso de combustibles fósiles y no generan subproductos asociados al uso de energía, convirtiéndolas en una nueva fuente de energía respetuosa con el medio ambiente y eficiente energéticamente.
En consecuencia, las baterías secundarias se están utilizando 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 para pequeños dispositivos multifuncionales que incluyen dispositivos móviles inalámbricos o dispositivos ponibles, sino también como fuente de energía para vehículos eléctricos y vehículos eléctricos híbridos, que se proponen como una alternativa a los vehículos de gasolina y diésel o a los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) existentes.
En general, las baterías secundarias tienen una tensión de funcionamiento de aproximadamente 2,5 V a 4,5 V. En consecuencia, los vehículos eléctricos o los sistemas de almacenamiento de energía que requieren paquetes de batería de gran capacidad y alto rendimiento como fuente de energía, y el paquete de baterías incluye módulos de batería conectados en serie y/o en paralelo, incluyendo cada módulo de batería una pluralidad de baterías secundarias conectadas en serie y/o en paralelo.
Dado que las baterías secundarias se utilizan como fuente de energía con una gran capacidad y un alto rendimiento, garantizar la seguridad de los módulos/paquetes de batería es un tema importante.
Los módulos de batería del estado de la técnica están diseñados de tal manera que una gran serie de baterías secundarias están densamente empaquetadas para mejorar la densidad de energía, y, en caso de que se produzca un incendio debido a una falla en una de las baterías secundarias, son propensos a una propagación térmica descontrolada a las baterías secundarias adyacentes. Por este motivo, los módulos de batería y los paquetes de baterías incluyen un sistema de enfriamiento y un sistema de extinción de incendios. Tales módulos de batería se divulgan en los documentos US2020058974A1, US2014/342201A1 y WO2020/208527A1.
Actualmente, cuando se produce un incendio en una batería secundaria, los sistemas de extinción de incendios desarrollados en la industria correspondiente están configurados para detectar el incendio usando un sensor de gas y alimentar agua al paquete de baterías o al módulo de batería, pero no logran detener la propagación del incendio a otras baterías secundarias en la fase inicial debido a una diferencia de tiempo predeterminada desde que se abre una válvula de agua hasta que el agua entra en contacto con la batería secundaria en la que se produjo originariamente el incendio.
Mientras tanto, un gas a alta temperatura generado en la batería secundaria en la que se produjo el incendio desencadena la rápida transferencia de calor a otras baterías secundarias. Sin embargo, en general, en comparación con los módulos de batería refrigerados por aire, los módulos de batería refrigerados por agua tienen una estructura hermética, por lo que no logran forzar uniformemente al exterior el gas a alta temperatura y la propagación térmica a las baterías secundarias se produce más rápido.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver el problema técnico descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un módulo de batería para alimentar rápidamente un refrigerante a una celda de batería en la que se haya producido un incendio, y para ventilar uniformemente al exterior el gas. El problema técnico a resolver por la presente divulgación no se limita al problema mencionado anteriormente, y los expertos en la materia entenderán claramente este y otros problemas a partir de la siguiente descripción.
Solución técnica
De acuerdo con la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que incluye una pluralidad de celdas de batería; y una carcasa de módulo que aloja la pluralidad de celdas de batería, en donde la carcasa de módulo incluye una placa superior colocada sobre la pluralidad de celdas de batería y una placa inferior colocada debajo de la pluralidad de celdas de batería, teniendo cada una un canal por el que fluye un refrigerante, la placa superior y la placa inferior incluyen una zona fundible, que se funde al ser calentada, en una primera placa que está en contacto con la pluralidad de celdas de batería, y la placa superior incluye un orificio de ventilación y un primer elemento de sellado en una segunda placa que está dispuesta enfrentada a la primera placa, expulsándose el gas a través del orificio de ventilación, y estando el primer elemento de sellado hecho de un material termofusible y estando configurado para sellar el orificio de ventilación.
El orificio de ventilación puede estar provisto de una estructura de malla.
El orificio de ventilación puede estar formado sobre una región de la segunda placa a lo largo del canal.
La placa superior y la placa inferior pueden comprender un disipador térmico que tenga un canal entre la primera placa y la segunda placa.
El disipador térmico puede incluir la primera placa y la segunda placa hechas de aluminio (Al), o puede fabricarse mediante la unión de materiales diferentes de la primera placa, hecha de aluminio (Al), y de la segunda placa, hecha de acero.
La zona fundible puede incluir una primera zona fundible en la placa superior y una segunda zona fundible en la placa inferior, y la primera zona fundible y la segunda zona fundible pueden estar dispuestas en ubicaciones verticalmente simétricas con la al menos una celda de batería interpuesta entre los mismos.
La zona fundible puede incluir un orificio pasante en la dirección del espesor de la primera placa y un segundo elemento de sellado configurado para sellar el orificio pasante y hecho de un material termofusible. El orificio pasante y el segundo elemento de sellado pueden estar dispuestos en un intervalo predeterminado a lo largo del canal.
El segundo elemento de sellado puede incluir un cuerpo dispuesto en el orificio pasante; y un reborde superior y un reborde inferior que se extienden horizontalmente desde la parte superior y la parte inferior del cuerpo para cubrir una superficie superior y una superficie inferior de la primera placa, respectivamente.
El reborde superior y el reborde inferior pueden tener al menos un saliente en una dirección mutuamente enfrentada, y la primera placa puede tener una ranura cuya forma coincida con la del saliente.
El saliente puede tener cualquiera de las siguientes formas en su sección transversal: triangular, trapezoidal, rectangular y semicircular.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un paquete de baterías que incluye al menos un módulo de batería descrito anteriormente.
Efectos ventajosos
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, cuando se produce un incendio en una celda de batería determinada, la tapa de sellado adyacente a la correspondiente celda de batería se funde para alimentar inmediatamente un refrigerante a la correspondiente celda de batería. En consecuencia, es posible evitar la propagación térmica en el módulo de batería de manera rápida y eficaz.
Adicionalmente, de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, después de suministrar el refrigerante de la placa superior a la celda de batería en la que se produjo el incendio, puede usarse el canal de la placa superior como un paso de salida de gas. El gas a alta temperatura puede fluir a lo largo del canal de la placa superior y salir a través del orificio de ventilación de la placa superior.
Adicionalmente, el orificio de ventilación está formado con una estructura de malla, evitando así la propagación de llamas con el gas a alta temperatura.
Adicionalmente, la placa superior y la placa inferior de la carcasa de módulo de la presente divulgación comprenden un disipador térmico. El disipador térmico realiza una función de enfriamiento en condiciones normales, y una función de extinción de incendios en caso de emergencia. Es decir, el sistema de enfriamiento y el sistema de extinción de incendios son operados en combinación por el mismo componente. En consecuencia, es posible mejorar la densidad de energía del módulo de batería, reducir el número de componentes y ahorrar costes.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la materia entenderán claramente estos y otros efectos a partir de la presente divulgación y los dibujos adjuntos.
Descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en perspectiva esquemática de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La FIG. 2 es una vista en perspectiva esquemática de una placa superior de una carcasa del módulo de la FIG.
1.
La FIG. 3 es una vista inferior de la placa superior de la FIG. 2.
La FIG. 4 es una vista en sección transversal de la FIG. 2, tomada a lo largo de la línea A-A'.
La FIG. 5 es una vista parcialmente ampliada de la FIG. 4.
La FIG. 6 es un diagrama que ilustra una estructura de enfriamiento un módulo de batería de acuer realización de la presente divulgación.
La FIG. 7 es un diagrama que ilustra una situación de extinción de incendio, cuando se produce un incendio en una celda de batería específica de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La FIG. 8 es un diagrama que ilustra una situación de salida de gas desde una celda de batería específica de un módulo de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La FIG. 9 es un diagrama que muestra una variación de la placa superior de la carcasa de módulo de la FIG. 2.
Las FIGS. 10 y 11 son diagramas que muestran variaciones de un segundo elemento de sellado de la FIG. 5.
Mejor modo
En lo sucesivo en el presente documento, se describirán en detalle realizaciones ilustrativas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o palabras utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino más bien interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación sobre la base del principio de que el inventor puede definir los términos de manera apropiada para una mejor explicación. Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones mostradas en los dibujos son algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que podrían haberse realizado una variedad de otros equivalentes y otras modificaciones en el momento en que se presentó la solicitud.
Un módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación incluye una pila de celdas que incluye una pluralidad de celdas de batería 100 y una carcasa de módulo 200, que aloja la pila de celdas.
La celda de batería 100 puede incluir una celda de batería 100 de tipo bolsa. La celda de batería 100 de tipo bolsa es una celda de batería 100 aproximadamente en forma de placa que incluye una carcasa de tipo bolsa sellada herméticamente en la que están alojados un conjunto delectrodos y una solución delectrolito, y es bien conocida en la fecha de presentación de la presente divulgación y se omite su descripción detallada.
Cada una de las celdas de batería 100 de tipo bolsa que se encuentran en la dirección vertical (±Z) está apilada de tal manera que las superficies anchas quedan en frente unas de otras en la dirección horizontal (±Y), para formar una pila de celdas. Entre las celdas de batería 100 de tipo bolsa puede interponerse una almohadilla amortiguadora o un elemento de enfriamiento de tipo película delgada, para absorber el hinchamiento o transferir calor.
Las celdas de batería 100 pueden hincharse por la expansión y contracción del conjunto delectrodos, y por el gas generado como subproductos de carga/descarga en el proceso repetido de carga/descarga. El módulo de batería 10 puede incluir además una barrera 300 con una estructura hueca (véase la FIG. 6) entre las celdas de batería 100 para absorber el hinchamiento de las celdas de batería 100 y minimizar la deformación de la carcasa de módulo 200.
Tal y como se describe a continuación en detalle, el módulo de batería 10 de esta realización puede configurarse de tal manera que cada uno del borde superior y el borde inferior de las celdas de batería 100 de tipo bolsa estén fijados a la carcasa de módulo con un adhesivo termoconductor, y de manera que un refrigerante W1 se ponga en contacto indirecto con las celdas de batería 100 para enfriar las celdas de batería 100.
Mientras tanto, aunque esta realización muestra las celdas de batería 100 de tipo bolsa, pueden usarse celdas de batería 100 cilíndricas o prismáticas como una alternativa a las celdas de batería de tipo bolsa.
La carcasa de módulo 200 puede estar hecha de un material que tenga una alta resistencia mecánica para recibir la pila de celdas y protegerla de los impactos o vibraciones externos, y puede tener aproximadamente la forma de una caja de seis lados. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, la carcasa de módulo 200 de esta realización puede
tener la forma de una caja de seis lados que incluye una placa superior 210 colocada sobre la pila de celdas, una placa inferior 220 colocada debajo de la pila de celdas, y un marco de pared 230 dispuesto alrededor de la pila de celdas. Aunque se muestra brevemente, el marco de pared puede ser un conjunto de cuatro placas que incluyen unas placas de cubierta delantera/trasera, que cubren el lado delantero y el lado trasero de la pila de celdas, y un par de placas laterales que cubren los lados de la pila de celdas.
En particular, en la carcasa de módulo 200 de la presente divulgación, la placa superior 210 y la placa inferior 220 comprenden un disipador térmico para enfriar eficazmente las celdas de batería 100 en una condición normal y, en caso de emergencia, detener rápidamente incendios en las celdas de batería 100. En este punto, el disipador térmico se refiere a un componente de enfriamiento que tiene un canal por el que fluye el refrigerante W1 para absorber calor.
En general, en el caso del módulo de batería convencional refrigerado por agua, el disipador térmico es un componente separado de la carcasa de módulo y colocado debajo de la placa inferior de la carcasa de módulo. Sin embargo, el módulo de batería 10 de acuerdo con esta realización incluye la carcasa de módulo 200 formada integralmente con el disipador térmico, y la placa superior 210 y la placa inferior 220 de la carcasa de módulo 200 se corresponden con el disipador térmico. Mediante esta configuración de la carcasa de módulo 200, es posible reducir la ruta a lo largo de la cual se transfiere el calor al disipador térmico desde cada celda de batería 100, reducir el número de componentes de transferencia de calor, y aumentar la densidad de energía del módulo de batería 10. Se describirán a continuación en detalle las estructuras de la placa superior 210 y la placa inferior 220 de la carcasa de módulo 200, y del módulo de batería 10 para la refrigeración y la extinción de incendios de las celdas de batería 100, con referencia a las FIGS. 2 a 8.
Haciendo referencia a las FIGS. 2 a 4, la placa superior 210 de la carcasa de módulo 200 puede ser un disipador térmico que incluye una primera placa 211 y una segunda placa 215, y un canal F entre la primera placa 211 y la segunda placa 215. La placa inferior 220 de la carcasa de módulo 200 puede ser igual que la placa superior 210 excepto por un orificio de ventilación 216, como se describe a continuación.
La primera placa 211 puede colocarse en contacto con las celdas de batería 100 y estar hecha de aluminio (Al), que tiene alta conductividad térmica, y la segunda placa 215 puede estar hecha de acero, que tiene una alta rigidez. La primera placa 211 y la segunda placa 215 de materiales diferentes pueden unirse, por ejemplo, mediante soldadura fuerte.
Como el disipador térmico se fabrica mediante la unión de materiales diferentes de la primera placa 211 de aluminio y la segunda placa 215 de acero, es posible evitar daños tales como la perforación del lado exterior del disipador térmico debido a gas y partículas a alta temperatura. Sin embargo, el alcance de protección de la presente divulgación no se limita al disipador térmico fabricado mediante la unión de materiales diferentes de aluminio y acero. Es decir, en la fabricación del disipador térmico, para lograr un proceso de fabricación fácil y un peso ligero, tanto la primera placa 211 como la segunda placa 215 pueden estar hechas de aluminio o puede usarse cualquier otro material que tenga un peso ligero y una alta rigidez.
El canal F puede definirse como un espacio sellado creado al unir la segunda placa 215, que tiene un patrón convexo mostrado en la FIG. 2, sobre una superficie de la primera placa plana 211. Un puerto de entrada P1 y un puerto de salida P2 pueden estar conectados de manera desmontable en un lado y en el otro lado del canal F, respectivamente.
El refrigerante W1 puede suministrarse al canal F a través del puerto de entrada P1 y salir a través del puerto de salida P2. Aunque esta realización describe el puerto de entrada P1 y el puerto de salida P2 instalados tanto en la placa superior 210 como en la placa inferior 220, por ejemplo, la placa superior 210 puede estar llena con el refrigerante W1 y el puerto de entrada P1 y el puerto de salida P2 pueden no estar conectados. En este caso, la placa superior 210 puede usarse como un tanque de agua que almacena una cantidad predeterminada de refrigerante W1.
Con la configuración descrita anteriormente, el calor generado por las celdas de batería 100 puede disiparse a través de dos rutas. Es decir, el calor de las celdas de batería 100 puede transferirse en el orden "borde superior de las celdas de batería 100 => primera placa de aluminio 211 de la placa superior 210 => refrigerante W1" y "borde inferior de las celdas de batería 100 => primera placa de aluminio 211 de la placa inferior 220 => refrigerante W1". En consecuencia, el módulo de batería 10 de la presente divulgación puede ser eficaz para reducir rápidamente la temperatura de las celdas de batería 100 sobrecalentadas por la carga/descarga.
Adicionalmente, para detener la propagación de un incendio que se produzca en una o algunas de las celdas de batería 100 a las celdas de batería 100 adyacentes, la placa superior 210 y la placa inferior 220 de la carcasa de módulo 200 de acuerdo con la presente divulgación tienen una zona fundible en la primera placa 211. La zona fundible se refiere a una región de la primera placa 211 que se funde al ser calentada.
La zona fundible puede incluir una primera zona fundible en la placa superior 210 y una segunda zona fundible en la placa inferior 220, y la primera zona fundible y la segunda zona fundible pueden estar dispuestas en ubicaciones verticalmente simétricas con al menos una celda de batería 100 interpuesta entre ellas.
Más específicamente, haciendo referencia a las FIGS. 3 y 4, la primera zona fundible puede incluir un orificio pasante 212 en la dirección del espesor de la primera placa 211 y un segundo elemento de sellado 213 hecho de un material termofusible. El orificio pasante 212 y el segundo elemento de sellado 213 pueden estar dispuestos en un intervalo predeterminado a lo largo del canal F en la placa superior 210.
Del mismo modo que la primera zona fundible, la segunda zona fundible puede incluir un orificio pasante y un segundo elemento de sellado 223 que pueden estar dispuestos en un intervalo predeterminado a lo largo del canal F en la placa inferior 220.
Como se muestra en la FIG. 5, el segundo elemento de sellado 213 puede incluir un cuerpo 213a que está dispuesto en el orificio pasante 212, y un reborde superior 213b y un reborde inferior 213c que se extienden horizontalmente desde la parte superior y la parte inferior del cuerpo 213a para cubrir una superficie superior y una superficie inferior de la primera placa 211, respectivamente.
Adicionalmente, el reborde superior 213b y el reborde inferior 213c pueden tener al menos un saliente 213d en una dirección mutuamente enfrentada, y la primera placa 211 puede tener una ranura cuya forma coincida con la del saliente 213d. En particular, el saliente 213d puede tener forma de filo de cuchilla, es decir, una forma con sección transversal triangular. Además de la forma de filo de cuchilla de esta realización, por ejemplo, el saliente 213d puede tener una forma trapezoidal, rectangular y semicircular.
En esta realización, el saliente 213d con la forma de filo de cuchilla se aplica al reborde superior 213b y al reborde inferior 213c para mejorar la capacidad de sellado y la resistencia de acoplamiento del segundo elemento de sellado 213.
El material del segundo elemento de sellado 213 puede incluir una resina plástica tal como polietileno (PE) o polipropileno (PP). Por ejemplo, el segundo elemento de sellado 213 de plástico y la primera placa 211 de aluminio pueden formarse integralmente mediante moldeo por inserción. No obstante, el alcance de protección de la presente divulgación no se limita a que el segundo elemento de sellado 213 esté hecha de material plástico. Es decir, el segundo elemento de sellado 213 puede estar fabricada con cualquier otro material, por ejemplo, caucho que presenta capacidades de termofusión y sellado.
La FIG. 6 es un diagrama que ilustra la estructura de enfriamiento del módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
En el módulo de batería 10 de acuerdo con esta realización, el orificio pasante 212 de la primera placa 211 está sellado por el segundo elemento de sellado 213 en condiciones normales como se muestra en la FIG. 6. En consecuencia, el refrigerante W1 de la placa superior 210 y la placa inferior 220 no penetra en las celdas de batería 100 a través del orificio pasante 212, y absorbe el calor de las celdas de batería 100 mientras el refrigerante W1 fluye a lo largo del canal F.
Como se ha descrito anteriormente, la primera placa 211 está hecha de aluminio para transferir rápidamente el calor de las celdas de batería 100 al refrigerante W1. Para aumentar la tasa de transferencia de calor, puede colocarse un material de transferencia de calor 400 sobre una superficie de la primera placa 211 en contacto con las celdas de batería 100, o puede llenarse con una resina térmicamente conductora un espacio entre el borde de las celdas de batería 100 y una superficie de la primera placa 211.
La FIG. 7 es un diagrama que ilustra una situación de extinción de incendio, cuando se produce un incendio en una celda de batería 100 específica del módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Cuando la temperatura de una celda de batería 100 determinada entre las celdas de batería 100 es anormalmente alta o se produce un incendio, el segundo elemento de sellado 213 dispuesto sobre y debajo de la correspondiente celda de batería 100 puede fundirse por calor y gas a alta temperatura, o chispas, que se generan en la correspondiente celda de batería 100 como se muestra en la FIG. 7. En consecuencia, el segundo elemento de sellado 213 puede desaparecer y, a través del orificio pasante 212 abierto en el canal F, puede proporcionarse inmediatamente el refrigerante W1 de la placa superior 210 a la correspondiente celda de batería 100.
En otras palabras, cuando se funde el segundo elemento de sellado 213 dispuesto en la celda de batería 100 en la que se produjo el incendio, el refrigerante W1 puede proporcionarse directamente desde encima de la correspondiente celda de batería 100. En consecuencia, es posible detener rápidamente el incendio ocurrido en la celda de batería 100 y evitar la propagación térmica a las celdas de batería 100 adyacentes.
La FIG. 8 es un diagrama que ilustra una situación de salida de gas de la celda de batería 100 específica en el módulo de batería 10 de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
El gas a alta temperatura generado en la celda de batería 100 en la que se produjo el incendio, y las llamas con el gas, pueden ser la causa de la propagación del incendio. Para proteger las celdas de batería 100 adyacentes del gas a alta temperatura y las llamas, la carcasa de módulo 200 de acuerdo con esta realización cuenta con el orificio de ventilación 216 en la segunda placa 215 de la placa superior 210, como se muestra en la FIG. 8.
Más específicamente, haciendo referencia conjunta a las FIGS. 2 y 8, al menos un orificio de ventilación 216 puede estar formado sobre una región de la segunda placa 215 a lo largo del canal F.
En particular, el orificio de ventilación 216 puede estar provisto de una estructura de malla. El orificio de ventilación 216 de esta realización se forma procesando una región de la segunda placa 215 para formar una estructura de malla. En un ejemplo alternativo del orificio de ventilación 216, se puede formar una abertura en la segunda placa 215 y se puede instalar en la abertura una malla o una cubierta de estructura de malla.
Como se muestra en las FIGS. 6 y 7, el orificio de ventilación 216 puede sellarse mediante un primer elemento de sellado 217 hecho de un material termofusible. En consecuencia, en el caso del módulo de batería 10 en condiciones normales, el orificio de ventilación 216 está cerrado, por lo que no hay fugas del refrigerante W1 presente en el canal F al exterior de la carcasa de módulo 200. Adicionalmente, no hay riesgo de que entren impurezas en el orificio de ventilación 216 desde el exterior de la carcasa de módulo 200.
Sin embargo, en caso de que se produzca un incendio en la celda de batería 100, cuando se alimenta el refrigerante W1 a la celda de batería 100 a través del orificio pasante 212 desde el canal F de la placa superior 210, como se muestra en la FIG. 8, se forma un espacio vacío en el canal F de la placa superior 210. El canal F de la placa superior 210 puede usarse en ese momento como una ruta de salida de gas. El gas a alta temperatura y las llamas se desplazan a lo largo del canal F de la placa superior 210, a través del orificio pasante 212 abierto, y funden el primer elemento de sellado 217. Una vez que el primer elemento de sellado 217 desaparece, cuando se abre orificio de ventilación 216, el gas a alta temperatura puede ser expulsado a través del orificio de ventilación 216 a alta velocidad debido a una diferencia de presión entre el interior y el exterior de la carcasa de módulo 200. En este caso, las llamas o chispas pueden desaparecer a medida que la temperatura disminuye mientras se desplazan a lo largo del canal F, o pueden filtrarse por el orificio de ventilación 216 de la estructura de malla. En consecuencia, es posible evitar la propagación de llamas o chispas y expulsar rápidamente el gas.
Posteriormente, se describirá una variación de esta realización con referencia a los dibujos adjuntos.
La FIG. 9 es un diagrama que muestra una variación de la placa superior 210 de la carcasa de módulo 200 de la FIG. 2, y las FIGS. 10 y 11 son diagramas que muestran variaciones del segundo elemento de sellado 213 de la FIG. 5.
Los mismos números de referencia que en los dibujos anteriores indican los mismos elementos, y se omiten las descripciones superpuestas de los mismos elementos, que se describirán brevemente basándose en la(s) diferencia(s) entre esta realización y la realización descrita anteriormente.
Con referencia a la FIG. 9, el orificio de ventilación 216 de la placa superior 210A de la carcasa de módulo 200 de acuerdo con esta variación se extiende más en la dirección longitudinal que el orificio de ventilación 216 de la FIG. 5. Expandiendo el orificio de ventilación 216, es posible expulsar una gran cantidad de gas de manera más uniforme y rápida.
Posteriormente, las FIGS. 10 y 11 son diagramas que muestran variaciones del segundo elemento de sellado 213, respectivamente, y, como se muestra en las FIGS. 10 y 11, la forma, el número y la posición del saliente 213d pueden proporcionarse de maneras diversas para el área de sellado optimizada y la resistencia de acoplamiento mejorada entre el segundo elemento de sellado 213 y la primera placa 211.
Mediante los componentes y el funcionamiento del módulo de batería 10 de acuerdo con la presente divulgación como se ha descrito anteriormente en el presente documento, el rendimiento de enfriamiento de las celdas de batería 100 es muy bueno y, cuando se produce un incendio en la celda de batería 100, el refrigerante W1 puede proporcionarse inmediatamente a la correspondiente celda de batería 100, evitando así eficazmente la propagación térmica en el módulo de batería 10. Adicionalmente, el gas, las llamas y las chispas generadas en la celda de batería 100 en la que se produjo el incendio pueden guiarse mediante el canal F de la placa superior 210, y puede expulsarse el gas al tiempo que se evita la propagación de llamas y chispas.
Mientras tanto, un paquete de baterías (no mostrado) de acuerdo con la presente divulgación puede incluir al menos un módulo de batería. De manera adicional al módulo de batería, el paquete de baterías puede incluir además una carcasa de paquete (no mostrada) que aloja el módulo de batería y diversos dispositivos (no mostrados) para controlar la carga/descarga del módulo de batería, por ejemplo, un sistema de gestión de batería (BMS), un sensor de corriente, un fusible o similares.
Si bien la presente divulgación se ha descrito anteriormente en el presente documento con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se limita a los mismos y los expertos en la materia podrán realizar diversas modificaciones y cambios en la misma dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Tal como se usan en el presente documento, los términos que indican direcciones tales como superior, inferior, izquierda y derecha se usan solo por conveniencia de descripción, y es obvio para los expertos en la materia que los términos pueden cambiar dependiendo de la posición del elemento indicado o de la posición de un observador.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería (10) que comprende:
una pluralidad de celdas de batería (100); y
una carcasa de módulo (200) que aloja la pluralidad de celdas de batería (100),
en donde la carcasa de módulo (200) incluye:
una placa superior (210) colocada sobre la pluralidad de celdas de batería (100) y una placa inferior (220) colocada debajo de la pluralidad de celdas de batería (100), teniendo cada una un canal (F) por el que fluye un refrigerante (W1),
caracterizado por que
la placa superior (210) y la placa inferior (220) incluyen, en una primera placa (211) en contacto con la pluralidad de celdas de batería (100), una zona fundible que se funde al ser calentada y
por que la placa superior (210) incluye un orificio de ventilación (216) y un primer elemento de sellado (217) en una segunda placa (215) enfrentada a la primera placa (211), expulsándose el gas a través del orificio de ventilación (216), en donde el primer elemento de sellado (217) está hecho de un material termofusible y está configurado para sellar el orificio de ventilación (216).
2. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el orificio de ventilación (216) está provisto de una estructura de malla.
3. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el orificio de ventilación (216) está formado sobre una región a lo largo del canal (F) en la segunda placa (215).
4. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa superior (210) y la placa inferior (220) comprenden un disipador térmico que tiene un canal (F) entre la primera placa (211) y la segunda placa (215).
5. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el disipador térmico incluye la primera placa (211) y la segunda placa (215) hechas de aluminio (Al), o está fabricado mediante la unión de materiales diferentes de la primera placa (211), hecha de aluminio (Al), y de la segunda placa (215), hecha de acero.
6. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la zona fundible incluye una primera zona fundible en la placa superior (210) y una segunda zona fundible en la placa inferior (220), y
en donde la primera zona fundible y la segunda zona fundible están dispuestas en ubicaciones verticalmente simétricas con al menos una celda de batería (100) interpuesta entre ellas.
7. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la zona fundible incluye un orificio pasante (212) en la dirección del espesor de la primera placa (211), y un segundo elemento de sellado (213) configurado para sellar el orificio pasante (212) y hecho de un material termofusible, y
en donde el orificio pasante (212) y el segundo elemento de sellado (213) están dispuestos en un intervalo predeterminado a lo largo del canal (F).
8. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el segundo elemento de sellado (213) incluye:
un cuerpo (213a) que está dispuesto en el orificio pasante (212); y
un reborde superior (213b) y un reborde inferior (213c) que se extienden horizontalmente desde la parte superior y la parte inferior del cuerpo (213a) para cubrir una superficie superior y una superficie inferior de la primera placa (211), respectivamente.
9. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el reborde superior (213b) y el reborde inferior (213c) tienen al menos un saliente (213d) en una dirección mutuamente enfrentada, y
en donde la primera placa (211) tiene una ranura cuya forma coincide con la del saliente.
10. El módulo de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el saliente (213d) tiene una cualquiera de las siguientes formas en su sección transversal: triangular, trapezoidal, rectangular o semicircular.
11. Un paquete de baterías que comprende al menos un módulo de batería (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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