ES3040414T3 - Battery pack including gas generation sensing apparatus using mie scattering and gas detection method using the same - Google Patents

Battery pack including gas generation sensing apparatus using mie scattering and gas detection method using the same

Info

Publication number
ES3040414T3
ES3040414T3 ES20874415T ES20874415T ES3040414T3 ES 3040414 T3 ES3040414 T3 ES 3040414T3 ES 20874415 T ES20874415 T ES 20874415T ES 20874415 T ES20874415 T ES 20874415T ES 3040414 T3 ES3040414 T3 ES 3040414T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
laser
battery pack
gas
laser light
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES20874415T
Other languages
English (en)
Inventor
Gi Moon Gil
Jee Ho Kim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES3040414T3 publication Critical patent/ES3040414T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/38—Investigating fluid-tightness of structures by using light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

Un paquete de baterías, según la presente invención, detecta la generación de gas mediante la dispersión de Mie, lo que permite detectar rápidamente anomalías en el paquete. Asimismo, es posible detectar con precisión si existe alguna anomalía en una celda, considerando no solo la presencia de generación de gas, sino también el tiempo que dura dicha generación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Paquete de baterías que incluye un aparato de detección de generación de gas mediante dispersión de Mie y un método de detección de gas que lo utiliza
Sector de la técnica
Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 2019-0125101 presentada el 10 de octubre de 2019.
La presente invención se refiere a un paquete de baterías que incluye un aparato de detección de generación de gas mediante dispersión de Mie y un método de detección de gas que lo utiliza, y más particularmente a un paquete de baterías que incluye un módulo de batería que incluye al menos una celda unitaria, una carcasa de bastidor configurada para recibir al menos un módulo de batería, una carcasa inferior que tiene un espacio interior en una forma en la que la parte superior de la carcasa inferior está abierta, la carcasa inferior que está configurada para recibir el módulo de batería en el espacio interior, una carcasa superior acoplada a la parte superior abierta de la carcasa inferior, la carcasa superior que tiene un espacio interior configurado para recibir el módulo de batería, y una unidad láser dispuesta en una superficie de la carcasa del bastidor, la unidad láser que está configurada para detectar un gas utilizando la dispersión de Mie.
Antecedentes de la invención
Con el desarrollo tecnológico de los dispositivos móviles, como los teléfonos móviles, ordenadores portátiles, videocámaras y cámaras digitales, y un aumento de su demanda, la investigación sobre baterías secundarias, que pueden cargarse y descargarse, se ha llevado a cabo activamente. De forma adicional, las baterías secundarias, que son fuentes de energía que sustituyen a los combustibles fósiles causantes de la contaminación atmosférica, se han aplicado a un vehículo eléctrico (EV), un vehículo eléctrico híbrido (HEV) y un vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV), por lo que cada vez es más necesario desarrollar baterías secundarias.
Con el aumento de la demanda de baterías y la necesidad de baterías de alta capacidad, se han hecho varios intentos de aumentar la capacidad de las baterías. Aunque hay un caso en el que se aumenta la capacidad de una celda de la batería y se utiliza, una pluralidad de celdas de batería están conectadas eléctricamente entre sí para ser utilizadas como una única batería de forma general. En general, es preferible que una pluralidad de celdas de batería se conecten eléctricamente entre sí en serie o en paralelo para formar un módulo de batería y que una pluralidad de módulos de batería se reciban en una caja de batería para ser utilizados en forma de paquete de baterías.
Para una batería de alta capacidad o un paquete de baterías de este tipo, sin embargo, es difícil enfriar la batería, en comparación con una sola celda de batería, por lo que existe un mayor peligro de fuga térmica, incendio o explosión. En muchos casos, para evitar dicho peligro, una batería que utiliza energía de alta capacidad, como una batería de gran capacidad, incluye un sistema configurado para advertir del peligro o prevenirlo.
En conexión con esto, puede proporcionarse un sistema configurado para detectar un gas en una batería, como se muestra en la FIG. 1. La FIG. 1 es una vista esquemática de un sensor de gas convencional. En general, el sensor de gas puede clasificarse como sensor térmico, sensor de humo, sensor combinado de calor y humo, o sensor de llama. El sensor térmico funciona cuando la temperatura ambiente es igual o superior a una tasa de aumento predeterminada. El sensor térmico sólo funciona cuando la temperatura ambiente alcanza una temperatura alta igual o superior a la temperatura de funcionamiento de la batería. Como resultado, el sensor térmico detecta únicamente una situación en la que la fuga térmica avanza considerablemente o en la que se produce un incendio e informa del resultado de la detección, con lo que no se mejora la seguridad. De forma adicional, para el sensor de humo, el humo debe penetrar en el interior del sensor de humo, por lo que transcurre un tiempo hasta que se genera un gas en una celda de la batería y se detecta el gas. Cuando se detecta el gas, por lo tanto, el calor puede haberse transferido ya de una celda a otra adyacente, debido a esa diferencia de tiempo, por lo que puede haberse producido una fuga térmica o haberse declarado ya un incendio.
Con el fin de resolver este problema, la Publicación de Patente Registrada japonesa n° 6414501 divulga un método óptico que utiliza un sensor de fibra óptica dispuesto en una batería, el sensor de fibra óptica que está configurado para recibir luz de entrada y proporcionar luz de salida, en donde la generación de un gas se determina en función de la cantidad de gas que se separa o disuelve en la batería. Como resultado, el sistema presenta desventajas en el sentido de que puede producirse un error debido al gas separado o disuelto y se tarda un tiempo predeterminado hasta que se mide el gas mediante el sensor de fibra óptica.
Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de mejora de la seguridad de las baterías capaz de informar con precisión del peligro de una batería en un breve plazo de tiempo con el fin de mejorar la seguridad de las baterías.
En cuanto a las baterías, el documento US 2006/286441 A1 divulga un paquete de baterías que comprende una pluralidad de celdas de batería dispuestas en líneas e hileras en un bastidor de soporte. La batería está cerrada por una tapa.
En el documento JP 2019 159742 A se conoce un ejemplo de sistema detector de humo de incendio que detecta gas utilizando la dispersión de Mie.
(Documento LI ZISHOU ET AL: "Design of in-situ monitor system for lithium-ion battery based on multifunctional fiber" PROCEEDINGS OF SPIE; [PROCEEDINGS OF SPIE; ISSN 0277-786X; VOL. 8615], SPIE, 1000 20TH ST. BELLINGHAM WA 98225-6705 USA, vol. 10846, 12 de diciembre de 2018 (2018-12-12), páginas 108460N-108460N, XP060113910, DOI: 10,1117/12,2503898, ISBN: 978-1-5106-2099-5 divulga un sistema de detección para baterías de iones de litio que comprende un Sistema TDLAS de detección de gases traza.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente invención se ha realizado en vista de los problemas anteriores, y es un objeto de la presente invención proporcionar un paquete de baterías que incluya un aparato de detección de generación de gas configurado para detectar directa y rápidamente la generación de un gas utilizando luz y un método de detección de gas del paquete de baterías que lo utilice.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un sistema capaz de prevenir la detección falsa de la generación de un gas para detectar rápidamente y con precisión e informar de un estado anormal de un paquete de baterías. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un paquete de baterías capaz de prevenir incendios o explosiones debido a las mismas.
Solución técnica
Con el fin de conseguir los objetivos anteriores, un paquete de baterías según la presente invención incluye un módulo de batería que incluye al menos una celda unitaria, una carcasa de bastidor configurada para recibir al menos un módulo de batería, una carcasa inferior que tiene un espacio interior en una forma en la que la parte superior de la carcasa inferior está abierta, la carcasa inferior que está configurada para recibir el módulo de batería en el espacio interior, una carcasa superior acoplada a la parte superior abierta de la carcasa inferior, la carcasa superior que tiene un espacio interior configurado para recibir el módulo de batería, y una unidad láser dispuesta en una superficie de la carcasa del bastidor, la unidad láser que está configurada para detectar un gas utilizando la dispersión de Mie, en donde la unidad láser comprende:
una parte de irradiación del láser formada en una superficie de la carcasa del bastidor, la carcasa del bastidor que está configurada para recibir una pluralidad de baterías del paquete de baterías, la parte de irradiación del láser que está configurada para irradiar luz láser;
una parte de recepción del láser configurada para recibir la luz láser irradiada por la parte de irradiación del láser, la parte de recepción del láser que está formada en la otra superficie de la carcasa del bastidor opuesta a la parte de irradiación del láser; y
una parte de control configurada para comparar una intensidad de la luz láser recibida por la parte de recepción del láser con un valor de referencia a fin de determinar la generación de un gas.
La FIG. 2 es una vista conceptual de la dispersión de Mie en la presente invención. La dispersión de Mie es un fenómeno en el que, en el caso en que la longitud de onda de la luz sea igual o superior al tamaño de una partícula, la luz choca con la partícula y se dispersa, como se muestra en la FIG. 2. Como puede verse en la FIG. 2, la luz (indicada con una flecha en la figura) transmitida desde una parte de irradiación del láser 200 a una parte de recepción del láser 300 choca con partículas de gas y se dispersa. Debido a tal fenómeno, la densidad de la luz recibida por la parte de recepción del láser 300 es inferior a la densidad de la luz transmitida por la parte de irradiación del láser 200. De forma adicional, dado que la luz choca con las partículas de gas y se dispersa, la dispersión de Mie no guarda relación con la longitud de onda y se produce una diferencia en el grado de dispersión en función de la concentración o el tamaño de las partículas.
El gas puede detectarse directamente a través de la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 utilizando la luz, y la intensidad de la luz recibida puede compararse para determinar la generación del gas, por lo que es posible reconocer con seguridad la generación del gas en un tiempo reducido, en comparación con un método convencional de detección de gases.
En este momento, la unidad láser puede irradiar luz láser a lo largo de las superficies apiladas de las celdas unitarias. La unidad láser puede irradiar luz láser para detectar un gas generado en cada celda unitaria. De forma adicional, la unidad láser puede estar dispuesta de forma que detecte los gases generados en varias celdas unitarias.
La unidad láser puede incluir dos o más unidades.
Por ejemplo, para un paquete de baterías en el que los módulos de batería están dispuestos en línea, puede estar situada una unidad láser en una superficie de la carcasa del bastidor. De forma adicional, una unidad láser puede estar situada en una superficie de la carcasa del bastidor, y otra unidad láser puede estar situada en la otra superficie de la carcasa del bastidor. Como alternativa, para un paquete de baterías en el que los módulos de batería están dispuestos en dos o más líneas, una unidad láser puede estar dispuesta entre las líneas respectivas de los módulos de batería, o las unidades láser pueden estar dispuestas en la superficie opuesta de los módulos de batería.
En caso de que se suministren dos o más unidades láser, como se ha descrito anteriormente, las unidades láser pueden estar situadas de forma simétrica o como imágenes especulares.
Que las unidades láser estén situadas de forma simétrica significa que las partes de irradiación del láser y las partes de recepción del láser están situadas en la misma posición entre las unidades láser, es decir, la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 situadas en una superficie de la carcasa del bastidor y la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 situadas en la otra superficie de la carcasa del bastidor están situadas una frente a la otra en un estado paralelo de modo que se correspondan entre sí. De forma adicional, que las unidades láser estén situadas como imágenes especulares significa que la parte de irradiación del láser y la parte de recepción del láser están situadas en posiciones diferentes, es decir, la parte de irradiación del láser 200 situada en una superficie de la carcasa del bastidor y la parte de recepción del láser 300 situada en la otra superficie de la carcasa del bastidor están situadas en un estado paralelo de forma que se correspondan entre sí.
También, en el caso en que se proporcione una pluralidad de unidades láser, cada una de las unidades láser puede incluir una parte de irradiación del láser 200, una parte de recepción del láser 300, y una parte de control 400. De forma adicional, cada una de las unidades láser puede incluir una parte de irradiación del láser 200 y una parte de recepción del láser 300, y una única parte de control 200 puede procesar la información recibida por la pluralidad de partes de recepción del láser 300.
La parte de irradiación del láser 200 puede estar configurada para irradiar luz láser que tenga una longitud de onda igual o inferior al tamaño de una partícula de gas generada en el paquete de baterías. Es decir, la luz láser irradiada por la parte de irradiación del láser 200 puede irradiarse con una longitud de onda igual o inferior al tamaño de una partícula de gas generada en el paquete de baterías. Una partícula de gas utilizada en la presente invención significa una partícula de gas formada utilizando un gas quemado como precursor.
En este momento, la partícula de gas puede tener un diámetro de 0,1 pm a 10 pm.
De forma adicional, la luz láser puede irradiarse a base de gases quemados, tales como hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano, etileno, etano y propileno, a partir de los cuales se forma la partícula de gas. La magnitud de la luz láser puede decidirse en función de al menos uno de los gases quemados. También, en el caso en que se proporcione una pluralidad de unidades láser, las longitudes de onda de las respectivas luces láser pueden ser iguales o diferentes entre sí.
De forma adicional, la unidad láser puede incluir además una parte de alarma.
La parte de alarma puede recibir una señal generada por la parte de control e informar al usuario de la señal. La parte de alarma puede informar al usuario de la señal de varias formas, como un sonido o una pantalla. De forma adicional, la parte de alarma puede constituir una parte de un sistema de gestión de baterías (BMS) junto con la parte de control.
La unidad láser puede estar conectada al sistema de gestión de baterías, que está configurado para detener el funcionamiento del paquete de baterías. El funcionamiento de la batería puede detenerse mediante un dispositivo de seguridad en la batería. Como alternativa, la función de la batería puede detenerse fuera de la batería. De forma adicional, la unidad láser puede tomar una medida para evitar la combustión o explosión del paquete de baterías.
De forma adicional, la presente invención proporciona un método de detección de gas de un paquete de baterías descrito anteriormente, el método de detección de gas que incluye 1) comparar la relación de dispersión de la luz láser recibida por una parte de recepción del láser con una relación de dispersión predeterminada, 2) generar una señal en el caso en que la relación de dispersión de la luz láser recibida sea igual o superior a la relación de dispersión predeterminada en la etapa 1), y 3) hacer sonar una alarma en una parte de alarma en respuesta a una señal transmitida desde la parte de control.
La relación de dispersión de la luz láser en la etapa 1) puede ser un valor obtenido dividiendo la intensidad de la luz láser recibida por la intensidad de la luz láser inicial establecida como valor de referencia. De forma adicional, la relación de dispersión predeterminada en la etapa 1) puede ser un valor de pérdida óptica basado en los gases detectados en cada paquete de baterías. El valor de la pérdida óptica puede ser del 2 % al 5 %. El valor de pérdida óptica se basa en un paquete de baterías que incluye siete módulos de batería, cada módulo de batería que está constituido por ocho celdas unitarias generales. El valor de pérdida óptica puede variar en función del tipo y la cantidad de gases quemados que puedan generarse cuando se produce un incendio en las celdas de la unidad. De forma adicional, el valor de pérdida óptica puede variar en función de la longitud de la superficie apilada del paquete de baterías, es decir, la distancia de desplazamiento de la luz láser. Esto puede ajustarse de forma diferente dependiendo del tipo de batería y del tipo de celdas de la unidad.
De forma adicional, el método de detección de gas puede incluir además a) la parte de control que añade un valor de tiempo medido a un valor de tiempo anterior cuando se genera la señal en la etapa 2), la etapa a) que se realiza entre la etapa 2) y la etapa 3).
De forma adicional, el método de detección de gas puede incluir además b) comparar un valor obtenido en la etapa a) con un tiempo predeterminado y c) generar una señal cuando el valor obtenido es igual o mayor que el tiempo predeterminado en la etapa b), la etapa b) y la etapa c) que se realizan entre la etapa a) y la etapa 3).
Esto se realiza para evitar que se produzca un caso en el que las condiciones en el paquete de baterías cambien en función del tiempo medido o un caso en el que se produzca un error temporal en el valor obtenido por la parte del receptor láser. Como se ha descrito anteriormente, puede medirse el tiempo durante el cual se mide la intensidad de la luz láser, y el valor de referencia puede ajustarse de forma diferente en función del tiempo medido. De forma adicional, puede determinarse que el gas se ha generado sólo en el caso en que la relación de dispersión medida de la luz se mantenga durante un tiempo predeterminado, como en las etapas b) y c), y lo mismo se puede transmitir a la parte de alarma. De forma adicional, puede detenerse el funcionamiento del paquete de baterías.
El tiempo predeterminado puede ser de 40 segundos a 60 segundos. El tiempo predeterminado se establece basándose en el tiempo de propagación de la fuga térmica desde una celda unitaria y una celda unitaria adyacente. En consecuencia, el tiempo predeterminado puede modificarse en función del tipo de celdas unitarias apiladas y del número de celdas unitarias apiladas.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista esquemática de un sensor de gas convencional.
La FIG. 2 es una vista conceptual de la dispersión de Mie en la presente invención.
La FIG. 3 es una vista en sección transversal en planta de un paquete de baterías según una primera realización de la presente invención.
La FIG. 4 es una vista en sección transversal en planta de un paquete de baterías según una segunda realización de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista que muestra la disposición de una unidad láser según una primera realización de la presente invención.
La FIG. 6 es una vista que muestra la disposición de una unidad láser según una tercera realización de la presente invención.
La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un método de detección de gas de una batería según la presente invención. La FIG. 8 muestra fotografías de una prueba de foco de incendio según la presente invención dispuestas a lo largo del tiempo.
La FIG. 9 es un gráfico que muestra los resultados del ensayo de foco de incendio según la presente invención.
Realización preferente de la invención
En la presente solicitud, debe entenderse que las expresiones "que comprende", "tiene", "incluye", etc., especifican la presencia de características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes declarados, o combinaciones de los mismos, pero no descartan la presencia o adición de una o más de otras características, números, etapas, operaciones, elementos, componentes o combinaciones de los mismos.
De forma adicional, se utilizarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a partes que realizan funciones u operaciones similares. En el caso en el que se dice que una parte está conectada a otra parte en la memoria descriptiva, no solo la una parte puede conectarse directamente a la otra parte, sino también, la una parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte a través de otra parte. De forma adicional, que se incluya un determinado elemento no significa que se excluyan otros elementos, sino que significa que tales elementos pueden incluirse adicionalmente a menos que se mencione lo contrario.
Ahora, las realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, de forma que las realizaciones preferidas de la presente invención puedan ser fácilmente implementadas por una persona con conocimientos ordinarios en la materia a la que pertenece la presente invención. Al describir en detalle el principio de funcionamiento de las realizaciones preferidas de la presente invención, sin embargo, se omitirá una descripción detallada de las funciones y las configuraciones conocidas incorporadas en el presente documento cuando ello pueda oscurecer el objeto de la presente invención.
De forma adicional, se utilizarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a partes que realizan funciones u operaciones similares. En el caso en el que se dice que una parte está conectada a otra parte en la memoria descriptiva, no solo la una parte puede conectarse directamente a la otra parte, sino también, la una parte puede estar conectada indirectamente a la otra parte a través de otra parte. De forma adicional, que se incluya un determinado elemento no significa que se excluyan otros elementos, sino que significa que tales elementos pueden incluirse adicionalmente a menos que se mencione lo contrario.
A continuación en el presente documento, un paquete de baterías que incluye un aparato de detección de generación de gas mediante dispersión de Mie según la presente invención y un método de detección de gas del paquete de baterías se describirán con referencia a los dibujos adjuntos.
La FIG. 3 es una vista en sección en planta de un paquete de baterías según una primera realización de la presente invención, y la FIG. 4 es una vista en sección en planta de un paquete de baterías según una segunda realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 3, el paquete de baterías 100 según la primera realización de la presente invención está configurado para tener una estructura en la que una pluralidad de módulos de baterías, cada una de las cuales incluye una o más celdas unitarias, se recibe en una caja del paquete de baterías y en la que una parte de irradiación del láser 200 se proporciona en una superficie de una carcasa de bastidor de la caja del paquete de baterías, en la otra superficie del bastidor de la caja del paquete de baterías se dispone una parte de recepción del láser 300, y una unidad láser se dispone de modo que irradie luz láser a lo largo de las superficies apiladas de las celdas de la unidad. La parte de recepción del láser 300 está conectada a una parte de control 400, y la parte de control 400 está conectada a una parte de alarma 500. La información sobre la luz láser recibida por la parte de recepción del láser 300 puede ser recibida por la parte de control 400, y la parte de control 400 puede transmitir la información determinada a la parte de alarma 500 de tal manera que la parte de alarma haga sonar una alarma.
El tipo de la parte de irradiación del láser 200 no está restringido siempre y cuando la parte de irradiación del láser 200 sea capaz de irradiar luz láser en una dirección. En el caso en que el tamaño de la parte de irradiación del láser 200 sea demasiado grande, sin embargo, la capacidad de la batería puede verse reducida. En consecuencia, es preferible que la parte de irradiación del láser 200 se disponga en una superficie del paquete de baterías, en un espacio sobrante de la misma, con un tamaño no superior al de una celda unitaria, para no reducir la capacidad del paquete de baterías. A modo de ejemplo, puede utilizarse una parte de irradiación del láser de tipo diodo 200.
De forma adicional, rayos infrarrojos, rayos visibles, rayos ultravioleta y rayos X pueden utilizarse como luz láser irradiada por la parte de irradiación del láser 200. Teniendo en cuenta el tamaño de las partículas de gas generadas por la batería, sin embargo, rayos infrarrojos cercanos, rayos visibles o rayos ultravioleta se utilizan preferentemente, y más preferentemente rayos ultravioleta.
La parte de recepción del láser 300 puede estar situada en una región en la que la parte de recepción del láser 300 puede recibir luz láser de la parte de irradiación del láser 200. La parte de recepción del láser 300 puede estar dispuesta generalmente de forma que mire hacia la parte de irradiación del láser 200. El tipo de la parte de recepción del láser 300 no está restringido siempre que la parte de recepción del láser 300 sea capaz de recibir luz láser de la parte de irradiación del láser 200 y transmitir la luz láser recibida a la parte de control 400. En caso de que el tamaño de la parte de recepción del láser 300 sea demasiado grande, sin embargo, la capacidad de la batería puede verse reducida. En consecuencia, es preferible que la parte de recepción del láser 300 se disponga en una superficie del paquete de baterías, en el espacio sobrante de la misma, con un tamaño no superior al de una celda unitaria, para no reducir la capacidad del paquete de baterías. A modo de ejemplo, puede utilizarse una parte de recepción del láser de tipo diodo 300.
La intensidad de la luz láser recibida por la parte de recepción del láser 300 se transmite a la parte de control 400 a través de una señal eléctrica, y la parte de control 400 compara un valor recibido con un valor de preentrada. En el caso en que se obtenga un valor de resultado deseado, la parte de control 400 transmite el valor del resultado a la parte de alarma 500.
La parte de control 400 y/o la parte de alarma 500 pueden montarse en el paquete de baterías 100, y pueden montarse en un lugar distinto del paquete de baterías 100. En el caso en que la parte de control 400 y/o la parte de alarma 500 estén montadas en el paquete de baterías 100, la parte de control 300 y/o la parte de alarma 500 están situadas en una superficie del paquete de baterías 100 en el espacio sobrante del mismo para no reducir la capacidad del paquete de baterías 100. De forma adicional, también es preferible que el tamaño de la parte de control 400 y/o de la parte de alarma 500 sea pequeño siempre que sea posible realizar una función necesaria.
En el caso en que la parte de control 400 y/o la parte de alarma 500 estén montadas en un lugar distinto del paquete de baterías 100, por otro lado, el tamaño de la parte de control 400 y/o de la parte de alarma 500 no está limitado, y la parte de control 400 y/o la parte de alarma 500 pueden corresponder a una parte de un sistema de gestión de baterías (BMS).
La parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 pueden estar situadas en una superficie lateral de la batería 100, como en la primera realización de la FIG. 3, o la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 pueden estar dispuestas entre columnas en las que se apilan los módulos de batería o las celdas unitarias, es decir, de tal manera que la luz procedente de la parte de irradiación del láser 200 se irradia a un lado de cada uno de la pluralidad de módulos de batería o celdas unitarias apiladas en el paquete de baterías 100 y la luz irradiada es recibida por la parte de recepción del láser 300, como en la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 de la FIG. 3.
De forma adicional, el paquete de baterías según la presente invención puede incluir dos o más partes de irradiación del láser 200, dos o más partes de recepción del láser 300, dos o más partes de control 400, y dos o más partes de alarma 500, como en la segunda realización de la FIG. 4. En este caso, las dos partes de irradiación del láser 200 y las dos partes de recepción del láser 300 pueden estar situadas en la misma posición, o pueden estar situadas en posiciones diferentes, como se muestra en la FIG. 4. Es decir, la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 situadas en una superficie de la carcasa del bastidor y la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 situadas en la otra superficie de la carcasa del bastidor pueden estar situadas una frente a la otra en un estado paralelo de modo que se correspondan entre sí, o la parte de irradiación del láser 200 situada en una superficie de la carcasa del bastidor y la parte de recepción del láser 300 situada en la otra superficie de la carcasa del bastidor pueden estar situadas en un estado paralelo de modo que se correspondan entre sí, como se muestra en la FIG. 4. En el caso en que la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 estén dispuestas en la misma posición, la información recibida por la parte de recepción del láser 300 puede compararse para reducir un error. De forma adicional, dado que la cantidad de gas que puede detectar la parte de recepción del láser 300 puede ser limitada en un paquete de baterías que incluya una pluralidad de módulos de baterías, la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 pueden estar dispuestas en superficies laterales opuestas de la carcasa del bastidor en diferentes direcciones para complementarlo.
El paquete de baterías puede tener una estructura en la que la parte de irradiación del láser 200 y la parte de recepción del láser 300 estén conectadas a una única parte de control 400 y la parte de control 400 esté conectada a la parte de alarma 500 en función de la información recibida. Una estructura en la que un par de partes de irradiación del láser 200 y un par de partes de recepción del láser 300 se proporcionan para una única parte de control 400 y una única parte de alarma 500 puede aplicarse no sólo a una única unidad láser, sino también a una pluralidad de unidades láser.
La FIG. 5 es una vista que muestra la disposición de una unidad láser según una primera realización de la presente invención.
Como puede verse en la FIG. 5, en la unidad láser según la primera realización de la presente invención, una parte de irradiación del láser transmite luz láser a una parte de recepción del láser, y la parte de irradiación del láser y la parte de recepción del láser transmiten información a una parte de control para hacer sonar una alarma basada en dicha información. La parte de control puede estar conectada a un par de partes de irradiación del láser y a un par de partes de recepción del láser.
Una estructura en la que se proporciona una única parte de control y/o una única parte de alarma junto con una única parte de irradiación del láser y una única parte de recepción del láser puede aplicarse a una unidad láser según una segunda realización, además de la unidad láser según la primera realización.
La FIG. 6 es una vista que muestra la disposición de una unidad láser según una tercera realización de la presente invención.
En la unidad láser según la presente invención, una pluralidad de pares de partes de irradiación del láser y partes de recepción del láser, configuradas de tal manera que una única parte de irradiación del láser transmita luz láser a una única parte de recepción del láser, pueden proporcionarse, y la información recibida por la pluralidad de partes de recepción del láser puede procesarse por una sola parte de control, como en la tercera realización de la FIG. 6. En el caso en que se proporcione una única parte de control, existe la ventaja de que una pluralidad de informaciones pueden procesarse a la vez, pero tiene el inconveniente de que se tarda tiempo en procesar la información. En el caso en que se proporcione una pluralidad de partes de control, por otro lado, existe la ventaja de que cada dato puede procesarse rápidamente, pero tiene el inconveniente de que no es posible comparar y analizar una pluralidad de informaciones.
La única parte de control conectada a la pluralidad de partes de recepción del láser puede proporcionar una señal a una única parte de alarma conectada a la misma, de forma que se accione la parte de alarma.
La disposición de la unidad láser según la tercera realización puede aplicarse a todas las unidades láser dispuestas en el paquete de baterías, o el paquete de baterías puede dividirse en varias secciones, en cada una de las cuales puede haber una sola parte de control y/o una sola parte de alarma.
El paquete de baterías según la presente invención se somete a un método de detección de gas mostrado en la FIG.
7. La FIG. 7 es un diagrama de flujo de un método de detección de gas de una batería según la presente invención.
1) Después de un estado en el que una unidad láser según la presente invención está montada en el paquete de baterías y se realiza una monitorización normal (Inicio), la relación de dispersión AI/Iq de la luz láser recibida por una parte de recepción del láser se compara con una relación de dispersión predeterminada a. En el caso en que la relación de dispersión de la luz láser recibida por una parte de recepción del láser es igual o mayor que la relación de dispersión predeterminada (S01), se realiza una etapa posterior. En el caso en que la relación de dispersión de la luz láser recibida por una parte de recepción del láser sea inferior a la relación de dispersión predeterminada, la supervisión se realiza de nuevo en el estado en el que se inicializa el tiempo.
2) Después de la etapa 1), se realiza una etapa (S02) de añadir un valor de tiempo de medición At a un valor de tiempo anterior tviejo para generar un nuevo valor de tiempo tnuevo.
3) El valor de tiempo tnuevo generado en la etapa 2) se compara con un tiempo predeterminado b, y en el caso en que el valor de tiempo generado tnuevo sea igual o mayor que el tiempo predeterminado b, se realiza una etapa (S03) de generación de una señal y avance a una etapa posterior. En este momento, en el caso en que el valor de tiempo generado tnuevo sea inferior al tiempo predeterminado b, el valor de tiempo generado tnuevo se considera el valor de tiempo anterior tviejo, y se realiza de nuevo la etapa S01.
4) El gas puede detectarse mediante una etapa de transmisión de la señal generada en la etapa 3) a una parte de alarma a fin de proporcionar una señal de alarma.
La relación de dispersión AI/I0 de la luz láser recibida por la parte de recepción del láser es un valor obtenido dividiendo la intensidad de la luz láser recibida por la intensidad de la luz láser inicial establecida como valor de referencia. La relación de dispersión predeterminada a es un valor de pérdida óptica basado en los gases detectados en cada paquete de baterías. Esto puede estimarse a través de la composición de los gases generados en un paquete de baterías general.
A partir de esto, se realizó un ensayo de foco de incendio (Ejemplo experimental 1) con una batería JH4 vendida por<l>G Chem, Ltd. para confirmar la composición de los gases. Específicamente, los gases que se generan pueden ser diferentes en proporción entre sí, pero pueden ser similares entre sí en términos de constituyentes generales. La composición de los gases generados cuando se produce un incendio en la batería JH4 se muestra en la Tabla 1.
En la Tabla 1, C4' incluye i-C4(isobutano), t-C4(trans-2-buteno), n-C4(n-butano), cis-C4(cis-2-buteno), 1-buteno, isobuteno y 1,3-butadieno.
T l 1
De la Tabla 1 se desprende que aproximadamente el 57,6 % de la masa de gas quemado se compone de gases que normalmente se generan en gran cantidad en el momento de la combustión. De ello se desprende que la batería JH4 de LG Chem, Ltd. se fabricó basándose en un patrón de hidrocarburos, y se puede observar que los componentes de gas que se generan principalmente se pueden aplicar a la mayoría de las baterías. En este momento, dado que los componentes del aire (nitrógeno y oxígeno), entre los gases quemados que se midieron mostrados en la Tabla 1 anterior, se detectan en una situación general, es necesario examinar la composición de los demás gases quemados, excluyendo el nitrógeno y el oxígeno. La Tabla 2 muestra la composición de los gases quemados, excluyendo el nitrógeno y el oxígeno.
En la Tabla 2, C4' incluye i-C4 (isobutano), t-C4 (trans-2-buteno), n-C4 (n-butano), cis-C4 (cis-2-buteno), 1-buteno, isobuteno y 1,3-butadieno.
T l 2
continuación
Se puede observar que los demás gases, excluidos el nitrógeno y el oxígeno, son gases quemados, tales como hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano, etileno, etano y propileno. Una partícula de gas utilizada en la presente invención significa una partícula de gas formada utilizando un gas quemado como precursor. De la composición anterior se desprende que la composición de los gases generados en el momento de la combustión genera gases cada uno de los cuales tiene un tamaño de partícula como el humo (un diámetro de 0,1 pm a 10 pm).
Un valor obtenido sumando un coeficiente de extinción de partículas basado en la longitud de onda o un valor obtenido multiplicando un camino óptico por el coeficiente de extinción y sumando el resultante puede aplicarse a una teoría de dispersión de Mie para decidir un valor de pérdida óptica. En este momento, puede utilizarse una ecuación según la siguiente ley de Beer-Lambert (ley de Beer).
di=ioadx
I(x) = ioexp (-ox)
En este caso, I(x) indica la intensidad de la luz transmitida, lo indica la intensidad de la luz incidente, o indica el coeficiente de extinción del aerosol, o indica un coeficiente de absorción, y x indica el espesor de una capa de absorción. En el caso en que la integración se realice desde antes de que la luz atraviese un medio, es decir, una capa de gas generada (x = 0) hasta después de que la luz atraviese el medio (x = X) utilizando la ecuación anterior, es posible calcular la intensidad de la luz después de atravesar el medio, de la siguiente manera.
Se espera que se genere una pérdida óptica del 2 % al 5 % como resultado del cálculo del valor de pérdida óptica basado en la ecuación anterior y el valor de gas medido. En consecuencia, la relación de dispersión predeterminada a de la presente invención puede establecerse entre el 2 % y el 5 %, pero puede modificarse en función del paquete de baterías.
La FIG. 8 muestra fotografías de una prueba de foco de incendio según la presente invención dispuestas a lo largo del tiempo.
En un paquete de baterías que incluye siete módulos de baterías unidos entre sí, cada módulo de batería está constituido por ocho celdas unitarias, como en el Ejemplo Experimental 2 de la FIG. 8, se proporcionó un foco de incendio entre el cuarto módulo de batería (CMA4) y el quinto módulo de batería (CMA5), y se comprobó el tiempo de propagación de la fuga térmica para cada módulo.
Como puede verse en la FIG. 8, la duración de la fuga térmica inicial fue de unos 39 minutos y 49 segundos, el tiempo de propagación de la fuga térmica hasta aproximadamente la mitad de los módulos de batería fue de 46 segundos, y se tardó aproximadamente 1 hora hasta que se produjo la fuga térmica en todas las celdas.
La Tabla 3 muestra los resultados experimentales detallados.
T l
Esto puede confirmarse mediante el gráfico de la FIG. 9. La FIG. 9 es un gráfico que muestra los resultados del ensayo de foco de incendio según la presente invención.
A partir de ahí se puede estimar que, suponiendo que el tiempo de propagación de la fuga térmica entre los módulos es de unos 400 segundos, que es el tiempo de propagación de la fuga térmica de CMA5 a CMA6 o CMA3, el tiempo de propagación de la fuga térmica entre las celdas es de 50 segundos (400 segundos/8 celdas). En consecuencia, entre 40 y 60 segundos, que es el tiempo antes de que se produzca la fuga térmica, se puede establecer como tiempo predeterminado b, de modo que pueda darse una alarma o detenerse el funcionamiento de la batería antes de que se produzca una fuga térmica en la batería.
Aunque la presente invención se ha descrito en detalle, los expertos en la materia apreciarán que la descripción detallada de la misma divulga únicamente realizaciones preferidas de la presente invención y, por lo tanto, no limita el alcance de la presente invención. Por consiguiente, los expertos en la materia apreciarán que son posibles diversos cambios y modificaciones, sin apartarse del alcance de la invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de los números de referencia
100: Paquete de baterías
110: Módulo de batería
120: Carcasa del bastidor
130: Carcasa inferior
140: Carcasa superior
200: Parte de irradiación del láser
300: Parte de recepción del láser
400: Parte de control
500: Parte de alarma
Aplicabilidad Industrial
Tal como resulta evidente a partir de la descripción anterior, un paquete de baterías según la presente invención tiene la ventaja de que es posible detectar un gas generado en una celda unitaria utilizando luz, por lo que es posible detectar más rápidamente la generación del gas que un sensor de gas convencional.
De forma adicional, es posible detectar directamente el gas generado y determinar si un valor adquirido continúa con el fin de reducir un error, por lo que es posible detectar con mayor precisión la generación del gas que en otros sensores de gas.
El paquete de baterías según la presente invención es capaz de detectar un gas generado en el paquete de baterías, mediante el cual es posible mejorar la seguridad del paquete de baterías.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un paquete de baterías (100) que comprende:
un módulo de batería (110) que comprende al menos una celda unitaria;
una carcasa de bastidor (120) configurada para recibir al menos un módulo de batería;
una carcasa inferior (130) que tiene un espacio interior en una forma en la que una parte superior de la carcasa inferior está abierta, la carcasa inferior que está configurada para recibir el módulo de batería en el espacio interior; una carcasa superior (140) acoplada a la parte superior abierta de la carcasa inferior, la carcasa superior que tiene un espacio interior configurado para recibir el módulo de batería; y
una unidad láser dispuesta en una superficie de la carcasa del bastidor, estando configurada la unidad láser para detectar un gas mediante dispersión de Mie,caracterizado por quela unidad láser comprende:
una parte de irradiación del láser (200) formada en una superficie de la carcasa del bastidor (120), la carcasa del bastidor que está configurada para recibir una pluralidad de baterías del paquete de baterías (100), la parte de irradiación del láser (200) que está configurada para irradiar luz láser;
una parte de recepción del láser (300) configurada para recibir la luz láser irradiada por la parte de irradiación del láser (200), la parte de recepción del láser (300) que está formada en la otra superficie de la carcasa del bastidor (120) opuesta a la parte de irradiación del láser (200); y
una parte de control (400) configurada para comparar una intensidad de la luz láser recibida por la parte de recepción del láser (300) con un valor de referencia a fin de determinar la generación de un gas.
2. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad láser comprende dos o más unidades láser.
3. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las dos o más unidades láser están situadas paralelamente entre sí con la celda unitaria dispuesta entre ellas.
4. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las dos o más unidades láser están situadas como imágenes especulares con la celda unitaria dispuesta entre ellas.
5. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la unidad láser comprende:
una parte de irradiación del láser formada en una superficie de la carcasa del bastidor, la carcasa del bastidor que está configurada para recibir una pluralidad de baterías del paquete de baterías, la parte de irradiación del láser que está configurada para irradiar luz láser;
una parte de recepción del láser configurada para recibir la luz láser irradiada por la parte de irradiación del láser, la parte de recepción del láser que está formada en la otra superficie de la carcasa del bastidor opuesta a la parte de irradiación del láser; y
una parte de control configurada para comparar una intensidad de la luz láser recibida por la parte de recepción del láser con un valor de referencia a fin de determinar la generación de un gas.
6. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde las dos o más unidades láser comprenden:
dos o más partes de irradiación del láser (200) formadas en una superficie de la carcasa del bastidor (120), la carcasa del bastidor que está configurada para recibir una pluralidad de baterías del paquete de baterías (100), las dos o más partes de irradiación del láser (200) están configuradas para irradiar luz láser; y
dos o más partes de recepción del láser (300) configuradas para recibir la luz láser irradiada por las partes de irradiación del láser (200), las dos o más partes de recepción del láser (300) que están formadas en la otra superficie de la carcasa del bastidor (120) opuesta a las partes de irradiación del láser (200), en donde las dos o más unidades láser tienen una sola parte de control (400),
la parte de control está configurada para comparar una intensidad de la luz láser recibida por las partes de recepción del láser (300) con un valor de referencia a fin de determinar la generación de un gas, y
las dos o más unidades láser están conectadas a la parte de control (400).
7. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la parte de irradiación del láser (200) está configurada para irradiar luz láser con una longitud de onda igual o inferior al tamaño de una partícula de gas con un diámetro de 0,1 pm a 10 pm.
8. El paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad láser comprende además una parte de alarma (500).
9. Método de detección de gas de un paquete de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, el método de detección de gas que comprende:
1) comparar una relación de dispersión de la luz láser recibida por una parte de recepción del láser (300) con una relación de dispersión predeterminada;
2) generar una señal en un caso en el que la relación de dispersión de la luz láser recibida sea igual o superior a la relación de dispersión predeterminada en la etapa 1); y
3) hacer sonar una alarma en una parte de alarma (500) en respuesta a una señal transmitida desde la parte de control.
10. El método de detección de gas de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la relación de dispersión de la luz láser es un valor obtenido dividiendo una intensidad de la luz láser recibida por una intensidad de luz láser inicial fijada como valor de referencia.
11. El método de detección de gas de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además a) la parte de control (400) que añade un valor de tiempo medido a un valor de tiempo anterior cuando se genera la señal en la etapa 2), la etapa a) que se realiza entre la etapa 2) y la etapa 3).
12. El método de detección de gas de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende, además:
b) comparar un valor obtenido en la etapa a) con un tiempo predeterminado; y
c) generar una señal cuando el valor obtenido es igual o superior al tiempo predeterminado en la etapa b), la etapa b) y la etapa c) que se realizan entre la etapa a) y la etapa 3).
ES20874415T 2019-10-10 2020-10-07 Battery pack including gas generation sensing apparatus using mie scattering and gas detection method using the same Active ES3040414T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190125101A KR102812067B1 (ko) 2019-10-10 2019-10-10 미 산란을 이용한 가스 발생 감지장치를 포함하는 배터리 팩 및 이를이용한 가스 검출 방법
PCT/KR2020/013611 WO2021071217A1 (ko) 2019-10-10 2020-10-07 미 산란을 이용한 가스 발생 감지장치를 포함하는 배터리 팩 및 이를이용한 가스 검출 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3040414T3 true ES3040414T3 (en) 2025-10-30

Family

ID=75437460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES20874415T Active ES3040414T3 (en) 2019-10-10 2020-10-07 Battery pack including gas generation sensing apparatus using mie scattering and gas detection method using the same

Country Status (8)

Country Link
US (2) US12287270B2 (es)
EP (1) EP4007041B1 (es)
JP (1) JP7442918B2 (es)
KR (1) KR102812067B1 (es)
CN (1) CN114503335B (es)
ES (1) ES3040414T3 (es)
HU (1) HUE072878T2 (es)
WO (1) WO2021071217A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113952658B (zh) * 2021-11-05 2025-06-17 哲弗智能系统（上海）有限公司 探测装置及灭火系统
CN115791613A (zh) * 2022-11-15 2023-03-14 深圳市美思先端电子有限公司 一种锂电池热失控多气体组分监测装置
CN116698933B (zh) * 2023-08-04 2023-10-10 深圳普达核工业数字测控有限公司 密闭空间气体检测定位方法、装置、电子设备及其介质
CN119725827A (zh) * 2024-12-19 2025-03-28 中国矿业大学 一种电池热失控的预警方法及系统
CN120490049A (zh) * 2025-05-28 2025-08-15 北京理工大学 一种检测电池内气体的拉曼装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS604749A (ja) 1983-06-23 1985-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯装置
JPH0630639Y2 (ja) 1988-01-06 1994-08-17 古野電気株式会社 上載型減揺タンク
JPH0344793U (es) 1989-09-08 1991-04-25
US7663122B2 (en) * 2004-07-14 2010-02-16 Ryugo Hayano Laser analytical instrument, laser analytical method, and gas leak inspection instrument
JP4749774B2 (ja) 2005-06-16 2011-08-17 本田技研工業株式会社 組電池
JP4227991B2 (ja) * 2005-12-28 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 排ガス分析装置および排ガス分析方法
JP2008014715A (ja) 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 漏れ検知装置及びそれを備えた燃料電池システム
WO2009045334A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-09 St. Jude Medical, Inc. Collapsible/expandable prosthetic heart valves with native calcified leaflet retention features
JP2009104808A (ja) 2007-10-19 2009-05-14 Toshiba Corp 鉛蓄電池装置
US20100194574A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 David James Monk Particle detection system and method of detecting particles
WO2011072730A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 Abb Research Ltd Optical flame sensor
KR20120111080A (ko) * 2011-03-31 2012-10-10 비나텍주식회사 셀의 가스 분석 장치 및 이를 이용한 가스 분석 방법
JP5901012B2 (ja) * 2012-02-13 2016-04-06 国立大学法人 東京医科歯科大学 血液情報の測定方法及び装置
KR20140085764A (ko) 2012-12-27 2014-07-08 재단법인 포항산업과학연구원 나트륨 유황 전지 및 나트륨 유황 전지 모듈
JP2014225386A (ja) 2013-05-16 2014-12-04 三菱重工業株式会社 燃料電池カートリッジ内部の監視装置、燃料電池カートリッジ内部のガス成分計測方法
CN105393402B (zh) 2013-07-19 2018-01-05 日本碍子株式会社 二次电池异常通报系统
US9553465B2 (en) 2014-04-21 2017-01-24 Palo Alto Research Center Incorporated Battery management based on internal optical sensing
WO2016028990A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education System and method for monitoring a reactor system using optical fiber based sensors
CN105280974A (zh) * 2015-11-03 2016-01-27 安徽芯核防务装备技术股份有限公司 一种动力锂电池漏液报警及灭火一体化装置
US20170338527A1 (en) * 2016-05-20 2017-11-23 Faraday&Future Inc. Thermal malfunction detector for electric vehicle
KR102053988B1 (ko) 2016-09-21 2019-12-09 주식회사 엘지화학 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법
JP6779090B2 (ja) 2016-10-11 2020-11-04 日本ドライケミカル株式会社 二次電池の熱暴走抑止システム
JP2019040814A (ja) 2017-08-28 2019-03-14 日立化成株式会社 蓄電システム
KR101873910B1 (ko) 2018-01-30 2018-07-04 한국건설기술연구원 가스분포 측정용 레이저 산란장치를 갖는 무인비행체
JP7203500B2 (ja) * 2018-03-13 2023-01-13 古河電気工業株式会社 火災煙検知装置
KR102054218B1 (ko) 2018-04-27 2020-01-22 최규현 태양전지 셀 및 태양전지 셀의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20250224322A1 (en) 2025-07-10
EP4007041A4 (en) 2024-02-28
HUE072878T2 (hu) 2025-12-28
WO2021071217A1 (ko) 2021-04-15
EP4007041A1 (en) 2022-06-01
CN114503335B (zh) 2024-08-06
EP4007041B1 (en) 2025-08-06
CN114503335A (zh) 2022-05-13
US12287270B2 (en) 2025-04-29
JP7442918B2 (ja) 2024-03-05
US20220276146A1 (en) 2022-09-01
JP2022541474A (ja) 2022-09-26
KR102812067B1 (ko) 2025-05-23
KR20210042485A (ko) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES3040414T3 (en) Battery pack including gas generation sensing apparatus using mie scattering and gas detection method using the same
Cai et al. Detection of Li-ion battery failure and venting with Carbon Dioxide sensors
ES3039447T3 (en) Systems and methods for monitoring for a gas analyte
Li et al. Full-scale experimental study on the combustion behavior of lithium ion battery pack used for electric vehicle
CN121763107A (zh) 用于外壳内的电池的热失控检测系统和其使用方法
CN204649618U (zh) 同时检测颗粒物和气体的装置
Kwon et al. Evaluating fire and smoke risks with lithium-ion cells, modules, and batteries
CN206991499U (zh) 一种感温、感烟复合式火灾探测器
JP5276089B2 (ja) 安全性評価試験装置
JP7103419B2 (ja) 受信器、火災検知システム及び火災検知方法
KR20220156306A (ko) 배터리 관리 시스템 및 방법
JP4035582B2 (ja) 粒子分析装置
Hou et al. Fault warning and localization for lithium-ion batteries by laser signals
JP2023526690A (ja) フローサイトメータ及びそのレーザ光学アセンブリ
CN113686738B (zh) 一种探测气溶胶特征的锂电池泄漏监测方法
CN217238893U (zh) 一种用于电池包的烟雾探测器卧式迷宫
Williams et al. Lithium battery fire tests and mitigation
Dahlbom et al. Evaluation of Detection Principles and Challenges in Early Detection of Thermal Runaway in Batteries
CN219915371U (zh) 一种用于电池芯气体检测装置
CN218674087U (zh) 电池安全监测系统
CN120558908A (zh) 热失控报警装置及方法
CN224082470U (zh) 电池包
CN223022758U (zh) 一种烟雾报警装置及电池系统
EP3088835B1 (fr) Véhicule téléopéré d&#39;inspection en milieu à atmosphère explosive
CN119964314A (zh) 电化学储能舱的火灾探测报警系统