ES3042144T3 - Battery rack and power storage device comprising same - Google Patents

Battery rack and power storage device comprising same

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ES3042144T3
ES3042144T3 ES20818712T ES20818712T ES3042144T3 ES 3042144 T3 ES3042144 T3 ES 3042144T3 ES 20818712 T ES20818712 T ES 20818712T ES 20818712 T ES20818712 T ES 20818712T ES 3042144 T3 ES3042144 T3 ES 3042144T3
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Jae-Min Yoo
Jeong-O Mun
Eun-Gyu Shin
Yoon-Koo Lee
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un bastidor de baterías, según una realización de la presente invención, comprende: una pluralidad de módulos de baterías apilados verticalmente; una caja de bastidor que aloja la pluralidad de módulos de baterías; y al menos una pared ignífuga dispuesta en al menos una de las superficies laterales de la caja de bastidor, para evitar la propagación de llamas y calor al lateral de un bastidor de baterías adyacente en caso de incendio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Paquete de baterías y dispositivo de almacenamiento de energía que comprende el mismo
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente descripción se refiere a un bastidor de batería y a un sistema de almacenamiento de energía que incluye el bastidor de batería.
[0005] Antecedentes de la invención
[0006] Las baterías secundarias que son altamente aplicables a varios productos y que exhiben propiedades eléctricas superiores como, por ejemplo, alta densidad energética, etc., se usan comúnmente no solo en dispositivos portátiles sino también en vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés) o vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés) accionados por fuentes de energía eléctrica. La batería secundaria está llamando la atención como una nueva fuente de energía para mejorar la eficiencia energética y la compatibilidad con el medio ambiente ya que el uso de combustibles fósiles puede reducirse ampliamente y no se generan productos derivados durante el consumo de energía.
[0007] Las baterías secundarias usadas ampliamente en la actualidad incluyen baterías de iones de litio, baterías de polímeros de litio, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc y similares. La tensión operativa de la celda de batería secundaria unitaria, a saber, una unidad de celda de batería, es de alrededor de 2,5 V a 4,5 V. Por lo tanto, si se requiere una tensión de salida más alta, múltiples celdas de batería pueden estar conectadas en serie para configurar un paquete de baterías. Además, dependiendo de la capacidad de carga/descarga requerida para el paquete de baterías, múltiples celdas de batería pueden estar conectadas en paralelo para configurar un paquete de baterías. Por consiguiente, el número de celdas de batería incluidas en el paquete de baterías puede establecerse de manera variada según la tensión de salida requerida o la capacidad de carga/descarga demandada.
[0008] Mientras tanto, cuando múltiples celdas de batería están conectadas en serie o en paralelo para configurar un paquete de baterías, es común configurar un módulo de batería que incluye al menos una celda de batería primero, y luego configurar un paquete de baterías usando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. Aquí, según varios requisitos de tensión y capacidad, un sistema de almacenamiento de energía puede configurarse para incluir bastidores d batería, cada uno de los cuales tiene al menos un paquete de baterías que incluye al menos un módulo de batería.
[0009] En el caso de un bastidor de batería convencional, cuando ocurre una situación anormal en al menos un módulo de batería entre los múltiples módulos de batería en la caja de bastidor, puede ocurrir una ignición en el módulo de batería en el cual ocurre la situación anormal.
[0010] Cuando ocurre una ignición en cualquiera de los módulos de batería, si la llama y el calor se propagan a los módulos de batería circundantes de un bastidor de batería adyacente, ello puede llevar a una ignición adicional, resultando en un daño grave a la propiedad o una gran lesión personal.
[0011] Por lo tanto, existe la necesidad de un método para proveer un bastidor de batería capaz de evitar que la llama y el calor se propaguen a módulos de batería adyacentes cuando al menos uno de los módulos de batería se prende fuego, y un dispositivo de almacenamiento de energía que incluye el mismo.
[0012] Ejemplos de antecedentes de la técnica pueden encontrarse en los documentos US2017/309979A1, US2007/144804A1, CN108417743A, US2013/280566A1, y US2019140229A1.
[0013] Explicación de la invención
[0014] Problema técnico
[0015] Por lo tanto, la presente invención está dirigida a proveer un bastidor de batería, que puede evitar que la llama y el calor se propaguen a módulos de batería de un bastidor de batería adyacente cuando al menos uno de los módulos de batería se prende fuego, y un dispositivo de almacenamiento de energía que incluye el mismo.
[0016] Solución técnica
[0017] La invención se define por las reivindicaciones independientes anexas. Realizaciones opcionales adicionales de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes. La descripción detallada, con referencia a los dibujos anexos, se provee más abajo con el fin de explicar la invención en el contexto.
[0018] Según la reivindicación 1, se provee un bastidor de batería, que comprende: múltiples módulos de batería apilados unos sobre otros en una dirección vertical; una caja de bastidor que aloja los múltiples módulos de batería; y al menos un cortafuegos provisto a la al menos una de ambas superficies laterales de la caja de bastidor para evitar que la llama y el calor se propaguen hacia un bastidor de batería adyacente cuando ocurre un incendio.
[0019] El bastidor de batería puede proveerse en plural, los múltiples bastidores de batería pueden apilarse unos sobre otros lado a lado a lo largo de una dirección izquierda y derecha, y el cortafuegos puede disponerse entre los múltiples bastidores de batería a lo largo de la dirección izquierda y derecha, respectivamente.
[0020] El al menos un cortafuegos puede proveerse en una forma de placa para cubrir todas las superficies laterales de los múltiples módulos de batería a lo largo de la dirección vertical.
[0021] Según la reivindicación 1, el al menos un cortafuegos se fija tanto a la caja de bastidor como a los múltiples módulos de batería.
[0022] El al menos un cortafuegos puede fijarse a la caja de bastidor y a los múltiples módulos de batería mediante atornillado usando miembros de sujeción.
[0023] El al menos un cortafuegos puede incluir una porción de acoplamiento de caja para acoplarse a la caja de bastidor; y una porción de acoplamiento de módulo para acoplarse a los múltiples módulos de batería.
[0024] La porción de acoplamiento de caja puede proveerse en plural, y las múltiples porciones de acoplamiento de caja pueden disponerse para estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada a lo largo de una dirección vertical del al menos un cortafuegos.
[0025] La porción de acoplamiento de módulo puede proveerse en plural, y las múltiples porciones de acoplamiento de módulo pueden estar espaciadas de la porción de acoplamiento de caja una distancia predeterminada y dispuestas para estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada a lo largo de una dirección vertical del al menos un cortafuegos.
[0026] El al menos un cortafuegos puede tener al menos un canal de enfriamiento formado en el mismo para enfriar los múltiples módulos de batería.
[0027] En otro aspecto de la presente descripción, también se provee un sistema de almacenamiento de energía, que comprende: al menos un bastidor de batería según las realizaciones anteriores; y un contenedor de bastidor configurado para alojar el al menos un bastidor de batería.
[0028] Efectos ventajosos
[0029] Según varias realizaciones como se describe más arriba, es posible proveer un bastidor de batería, que puede evitar que la llama y el calor se propaguen a módulos de batería de un bastidor de batería adyacente cuando al menos uno de los módulos de batería se prende fuego, y un dispositivo de almacenamiento de energía que incluye el mismo.Breve descripción de los dibujos
[0030] Los dibujos anexos ilustran una realización preferida de la presente descripción y, junto con la descripción anterior, sirven para proveer una mayor comprensión de las características técnicas de la presente descripción y, por consiguiente, la presente descripción no se interpreta como limitada a los dibujos.
[0031] La FIG. 1 es un diagrama para ilustrar un sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente descripción.
[0032] La FIG 2 es un diagrama para ilustrar una operación de control del sistema de almacenamiento de energía de la FIG. 1.
[0033] La FIG 3 es una vista en sección transversal que muestra el bastidor de batería de la FIG. 2.
[0034] La FIG 4 es una vista ampliada que muestra una parte principal del bastidor de batería de la FIG 3.
[0035] La FIG. 5 es un diagrama para ilustrar la prevención de absorción de calor y de transferencia de llama cuando ocurre una situación de incendio entre bastidores de batería del dispositivo de almacenamiento de energía de la FIG. 1. La FIG 6 es un diagrama para ilustrar un cortafuegos según otra realización del bastidor de batería del dispositivo de almacenamiento de energía de la FIG. 1.
[0036] La FIG. 7 es un diagrama para ilustrar una parte principal del cortafuegos de la FIG. 6.
[0037] Realización preferente de la invención
[0038] La presente descripción será más aparente al describir en detalle las realizaciones de la presente descripción con referencia a los dibujos anexos. Se comprenderá que las realizaciones descritas en la presente memoria son solo ilustrativas para una mejor comprensión de la presente descripción, y que la presente descripción puede modificarse de varias maneras. Además, para una fácil comprensión de la presente descripción, los dibujos anexos no se dibujan a escala real, sino que las dimensiones de algunos componentes pueden exagerarse.
[0039] La FIG. 1 es un diagrama para ilustrar un sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente descripción, la FIG. 2 es un diagrama para ilustrar una operación de control del sistema de almacenamiento de energía de la FIG. 1, la FIG. 3 es una vista en sección transversal que muestra el bastidor de batería de la FIG 2, y la FIG. 4 es una vista ampliada que muestra una parte principal del bastidor de batería de la FIG. 3.
[0040] Con referencia a las FIGS. 1 a 4, un sistema 1 de almacenamiento de energía sirve como una fuente de energía y puede usarse para uso doméstico o industrial. El sistema 1 de almacenamiento de energía puede incluir un bastidor 10 de batería y un contenedor 50 de bastidor para alojar el bastidor 10 de batería.
[0041] Puede proveerse un bastidor 10 de batería o múltiples bastidores 10 de batería. En lo sucesivo, en esta realización, se describirá que múltiples bastidores 10 de batería se proveen para apilarse lado a lado a lo largo de una dirección horizontal, a saber, una dirección izquierda y derecha.
[0042] Cada uno de los múltiples bastidores 10 de batería puede incluir un módulo 100 de batería, una caja 200 de bastidor, y un cortafuegos 300.
[0043] El módulo 100 de batería puede proveerse en plural. Los múltiples módulos 100 de batería pueden apilarse entre sí en la dirección vertical. Cada uno de los múltiples módulos 100 de batería puede incluir una o más celdas 110 de batería.
[0044] La celda 110 de batería es una batería secundaria y puede ser al menos una de una batería secundaria tipo bolsa, una batería secundaria rectangular, y una batería secundaria cilíndrica. En lo sucesivo, en esta realización, la celda 110 de batería se describirá como una batería secundaria tipo bolsa.
[0045] La caja 200 de bastidor aloja los múltiples módulos 100 de batería. Con tal fin, la caja 200 de bastidor tiene un espacio de alojamiento para alojar los múltiples módulos 100 de batería.
[0046] El cortafuegos 300 es para evitar que la llama y el calor se propaguen hacia una superficie lateral de un bastidor 10 de batería adyacente cuando ocurre una situación de incendio, y puede proveerse a al menos una de ambas superficies laterales de la caja 200 de bastidor.
[0047] Puede proveerse al menos un cortafuegos 300 o múltiples cortafuegos 300. En lo sucesivo, en esta realización, se describirá que múltiples cortafuegos 300 se proveen entre las cajas 200 de bastidor del bastidor 10 de batería, respectivamente. Es decir, los múltiples cortafuegos 300 pueden disponerse respectivamente entre los múltiples bastidores 10 de batería a lo largo de la dirección izquierda y derecha.
[0048] Los múltiples cortafuegos 300 pueden proveerse en una forma de placa capaz de cubrir todas las superficies laterales de los múltiples módulos 100 de batería a lo largo de la dirección vertical. El al menos un cortafuegos 300 se fija tanto a los múltiples módulos 100 de batería como a la caja 200 de bastidor. De manera específica, los múltiples cortafuegos 300 pueden fijarse mediante atornillado a la caja 200 de bastidor y a los múltiples módulos 100 de batería por medio de miembros S de sujeción.
[0049] En lo sucesivo, la estructura de sujeción y fijación de los múltiples cortafuegos 300 se describirá en mayor detalle. Cada uno de los múltiples cortafuegos 300 puede incluir una porción 310 de acoplamiento de caja y una porción 330 de acoplamiento de módulo.
[0050] La porción 310 de acoplamiento de caja es para el acoplamiento con la caja 200 de bastidor y puede proveerse en plural. Las múltiples unidades 310 de acoplamiento de caja pueden disponerse para estar espaciadas una distancia predeterminada entre sí a lo largo de la dirección vertical del al menos un cortafuegos 300. Las múltiples porciones 310 de acoplamiento de caja pueden fijarse a la caja 200 de bastidor mediante atornillado a través de los miembros S de sujeción.
[0051] La porción 330 de acoplamiento de módulo es para el acoplamiento con los múltiples módulos 100 de batería y puede proveerse en plural. Las múltiples porciones 330 de acoplamiento de módulo pueden estar espaciadas de la porción 310 de acoplamiento de caja una distancia predeterminada, y pueden disponerse para estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada a lo largo de la dirección vertical del al menos un cortafuegos 300. Las múltiples porciones 330 de acoplamiento de módulo pueden fijarse a los módulos 100 de batería mediante atornillado a través de los miembros S de sujeción.
[0052] Por medio de la porción 330 de acoplamiento de módulo y la porción 310 de acoplamiento de caja, los módulos 100 de batería pueden fijarse de manera más estable dentro de la caja 200 de bastidor. Es decir, a través de la porción 310 de acoplamiento de caja y la porción 330 de acoplamiento de módulo, los módulos 100 de batería se fijan a la caja 200 de bastidor incluso en la superficie lateral del bastidor 10 de batería, garantizando de este modo de manera más firme la estabilidad estructural de los módulos 100 de batería alojados en la caja 200 de bastidor.
[0053] Por consiguiente, en esta realización, por medio del cortafuegos 300, la estabilidad estructural de los módulos 100 de batería alojados en la caja 200 de bastidor del bastidor 10 de batería aumenta, y la vibración o vulnerabilidad sísmica pueden también fortalecerse aún más.
[0054] La FIG. 5 es un diagrama para ilustrar la prevención de absorción de calor y de transferencia de llama entre los bastidores de batería del sistema de almacenamiento de energía de la FIG. 1 cuando ocurre una situación de incendio.
[0055] Con referencia a la FIG. 5, la ignición puede ocurrir debido a una situación anormal en cualquier módulo 100 de batería o similar en cualquiera de los bastidores 10 de batería del sistema 1 de almacenamiento de energía.
[0056] En este punto, si la llama y el calor se propagan del bastidor 10 de batería donde ha ocurrido la ignición a los bastidores 10 de batería adyacentes, esto puede llevar a una ignición adicional y provocar un daño grave a la propiedad o una lesión personal importante.
[0057] En esta realización, cuando ocurre una situación de incendio como, por ejemplo, ignición, a través de los cortafuegos 300 dispuestos entre los bastidores 10 de batería, la propagación de la llama y el calor hacia los bastidores 10 de batería adyacentes se evita, evitando de este modo, de manera efectiva, que la llama y el calor se propaguen al bastidor 10 de batería adyacente.
[0058] La FIG. 6 es un diagrama para ilustrar un cortafuegos según otra realización del bastidor de batería del sistema de almacenamiento de energía de la FIG 1, y la FIG. 7 es un diagrama para ilustrar una parte principal del cortafuegos de la FIG. 6.
[0059] Dado que el cortafuegos 305 según esta realización es similar al cortafuegos 300 de la realización anterior, las configuraciones sustancialmente idénticas o similares a la realización anterior no se describirán nuevamente y, en lo sucesivo, se describirán en detalle configuraciones diferentes de la realización anterior.
[0060] Con referencia a las FIGS. 6 y 7, el cortafuegos 305 puede incluir un puerto 351 de entrada, un puerto 353 de salida, y un canal 355 de enfriamiento.
[0061] El puerto 351 de entrada y el puerto 353 de salida pueden comunicar un sistema de enfriamiento externo (no se muestra) y un paso 355 de enfriamiento, explicado más adelante. El canal 355 de enfriamiento es para enfriar los múltiples módulos 100 de batería y se comunica con el puerto 351 de entrada y el puerto 353 de salida, y puede hacer circular un agua de enfriamiento suministrada desde el sistema de enfriamiento externo dentro del cortafuegos 305.
[0062] Como se describe más arriba, en esta realización, dado que el canal 355 de enfriamiento conectado al sistema de enfriamiento externo para hacer circular el agua de enfriamiento se provee dentro del cortafuegos 305, cuando ocurre una situación anormal como, por ejemplo, ignición, en el módulo 100 de batería, es posible absorber más rápidamente el calor generado a partir del módulo 100 de batería y evitar de manera más efectiva que la llama se propague hacia los bastidores 10 de batería adyacentes.
[0063] Según varias realizaciones como se describe más arriba, es posible proveer un bastidor 10 de batería capaz de evitar que la llama y el calor se propaguen hacia los módulos 100 de batería del bastidor 10 de batería adyacente cuando al menos uno de los módulos 100 de batería se prende fuego, y un sistema 1 de almacenamiento de energía que incluye el mismo.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
1. Un bastidor (10) de batería, que comprende:
múltiples módulos (100) de batería apilados unos sobre otros en una dirección vertical;
una caja (200) de bastidor que aloja los múltiples módulos (100) de batería; y
al menos un cortafuegos (300) provisto a al menos una de ambas superficies laterales de la caja (200) de bastidor para evitar que la llama y el calor se propaguen hacia un bastidor (10) de batería adyacente cuando ocurre un incendio, en donde el al menos un cortafuegos (300) se fija tanto a la caja (200) de bastidor como a los múltiples módulos (100) de batería.
2. El bastidor (10) de batería según la reivindicación 1,
en donde el al menos un cortafuegos (300) se provee en una forma de placa para cubrir todas las superficies laterales de los múltiples módulos (100) de batería a lo largo de la dirección vertical.
3. El bastidor (10) de batería según la reivindicación 1,
en donde el al menos un cortafuegos (300) se fija a la caja de bastidor y a los múltiples módulos (100) de batería mediante atornillado usando miembros (S) de sujeción.
4. El bastidor (10) de batería según la reivindicación 1,
en donde el al menos un cortafuegos (300) incluye:
una porción (310) de acoplamiento de caja para el acoplamiento con la caja (200) de bastidor; y
una porción (330) de acoplamiento de módulo para el acoplamiento con los múltiples módulos (100) de batería.
5. El bastidor (10) de batería según la reivindicación 4,
en donde la porción (310) de acoplamiento de caja se provee en plural, y
las múltiples porciones (310) de acoplamiento de caja se disponen para estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada a lo largo de una dirección vertical del al menos un cortafuegos (300).
6. El bastidor (10) de batería según la reivindicación 4,
en donde la porción (330) de acoplamiento de módulo se provee en plural, y
las múltiples porciones (330) de acoplamiento de módulo están espaciadas de la porción (310) de acoplamiento de caja una distancia predeterminada y dispuestas para estar espaciadas entre sí una distancia predeterminada a lo largo de una dirección vertical del al menos un cortafuegos (300).
7. El bastidor de batería según la reivindicación 1,
en donde el al menos un cortafuegos (300) tiene al menos un canal (355) de enfriamiento formado en el mismo para enfriar los múltiples módulos (100) de batería.
8. Un sistema (1) de almacenamiento de energía, que comprende:
al menos un bastidor (10) de batería como se define en la reivindicación 1; y
un contenedor (50) de bastidor que aloja el al menos un bastidor (10) de batería.
9. El sistema (1) de almacenamiento de energía según la reivindicación 8,
en donde el bastidor (10) de batería se provee en plural,
en donde los múltiples bastidores (10) de batería se apilan unos sobre otros lado a lado a lo largo de una dirección izquierda y derecha, y
en donde el cortafuegos (300) se dispone entre los múltiples bastidores (10) de batería a lo largo de la dirección izquierda y derecha, respectivamente.
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