ES3049790T3 - Battery module and battery pack with improved safety - Google Patents

Battery module and battery pack with improved safety

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ES3049790T3
ES3049790T3 ES22890312T ES22890312T ES3049790T3 ES 3049790 T3 ES3049790 T3 ES 3049790T3 ES 22890312 T ES22890312 T ES 22890312T ES 22890312 T ES22890312 T ES 22890312T ES 3049790 T3 ES3049790 T3 ES 3049790T3
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Sung-Hwan Jang
Jun-Yeob Seong
Myung-Ki Park
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Abstract

Se describe un módulo de batería con una estructura mejorada para mayor seguridad ante un evento térmico en su interior. El módulo, según un aspecto de la presente invención, comprende: un conjunto de celdas con una o más celdas de batería; una carcasa que aloja el conjunto de celdas en un espacio interno; y un elemento de expansión ubicado dentro de la carcasa del módulo, configurado para expandirse y llenar al menos una parte del espacio vacío dentro de la carcasa del módulo al recibir calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Módulo de batería y paquete de baterías con seguridad mejorada
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0150114 presentada el 3 de noviembre de 2021 en la República de Corea.
[0005] La presente divulgación se refiere a una batería y, más concretamente, a un módulo de batería y un paquete de baterías con seguridad mejorada y a un vehículo que incluye el módulo de batería y el paquete de baterías.
[0006] Antecedentes de la invención
[0007] Dado que la demanda de productos electrónicos portátiles, como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles, ha aumentado rápidamente en los últimos tiempos y se ha iniciado seriamente la comercialización de robots, vehículos eléctricos, etc., se han llevado a cabo activamente investigaciones sobre baterías secundarias de alto rendimiento capaces de cargarse/descargarse repetidamente.
[0008] Las baterías secundarias comercializadas actualmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidruro, baterías de níquel-zinc y baterías secundarias de litio. Entre las mismas, las baterías secundarias de litio son las que más atención acaparan, ya que casi no tienen efecto memoria en comparación con las baterías secundarias a base de níquel y, por tanto, tienen ventajas como la libertad de carga/descarga, una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética.
[0009] Una batería secundaria de litio utiliza principalmente un óxido a base de litio y un material de carbono como material activo de electrodo positivo y material activo de electrodo negativo, respectivamente. Una batería secundaria de litio incluye un conjunto de electrodos en el que se encuentran una placa de electrodo positivo y una placa de electrodo negativo recubiertas con un material activo de electrodo positivo y un material activo de electrodo negativo, con un separador entre las mismas, y una carcasa en la que se aloja herméticamente el conjunto de electrodos con un electrolito, es decir, una carcasa de batería.
[0010] En general, según la forma de la carcasa, las baterías secundarias de litio pueden clasificarse en baterías secundarias de tipo lata, en las que el conjunto de electrodos se aloja en una lata metálica, y baterías secundarias de tipo bolsa, en las que el conjunto de electrodos se aloja en una bolsa de lámina laminada de aluminio.
[0011] Recientemente, las baterías secundarias se han utilizado ampliamente para la propulsión o el almacenamiento de energía, no solo en dispositivos pequeños, como los dispositivos electrónicos portátiles, sino también en dispositivos de tamaño mediano y grande, como los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía (ESS). Se pueden conectar eléctricamente entre sí varias baterías secundarias y alojarlas juntas en una carcasa modular para constituir un módulo de batería. Pueden conectarse entre sí varios módulos de batería para constituir un paquete de baterías.
[0012] Sin embargo, cuando varias baterías secundarias (células de batería) o varios módulos de batería se disponen de forma densa en un espacio reducido, pueden ser vulnerables a un evento térmico. En particular, cuando se produce un evento como una fuga térmica en un módulo de batería, pueden generarse gases a alta temperatura, llamas o calor. Si el gas, las llamas o el calor no se controlan adecuadamente, puede producirse un incendio o una explosión en el módulo de batería, y también puede producirse un incendio o una explosión en otros módulos de batería. Además, un paquete de baterías de tamaño mediano o grande, por ejemplo, un paquete de baterías para un vehículo eléctrico, puede incluir un gran número de células de batería y módulos de batería para aumentar la capacidad y/o la potencia. Además, en el caso de un paquete de baterías montado en un vehículo eléctrico o similar, puede haber una persona, como un conductor, cerca del paquete de baterías. Por consiguiente, cuando un evento térmico que se produce en un módulo de batería específico no se controla adecuadamente y se produce una reacción en cadena, como la propagación térmica, pueden producirse grandes daños materiales, así como la pérdida de vidas humanas.
[0013] El documento US2021/0320374 A1 divulga un módulo de sistema de almacenamiento de energía que tiene una estructura capaz de evitar la exposición externa de llamas.
[0014] Explicación de la invención
[0015] Problema técnico
[0016] La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por tanto, la presente divulgación tiene por objeto proporcionar un módulo de batería con una estructura mejorada para mejorar la seguridad cuando se produce un evento térmico en el módulo de batería, y un paquete de baterías y un vehículo que incluye el módulo de batería.
[0017] Sin embargo, el objetivo técnico que pretende resolver la presente divulgación no se limita a lo anterior, y otros objetivos no mencionados en el presente documento serán claramente comprendidos por un experto en la materia a partir de la siguiente divulgación.
[0018] Solución técnica
[0019] En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un módulo de batería que incluye un conjunto de células que incluye una o más células de batería, una carcasa de módulo que tiene un espacio interior en el que se aloja el conjunto de células, y un elemento de expansión situado en la carcasa del módulo y configurado para llenar al menos una parte de un espacio vacío en la carcasa del módulo al expandirse en volumen cuando se suministra calor.
[0020] El módulo de batería incluye además un elemento extintor de incendios que contiene un material extintor de incendios y está configurado para liberar el material extintor de incendios que contiene cuando se expande el elemento de expansión.
[0021] El elemento de expansión puede incluir un material de cambio de fase.
[0022] Además, el elemento de expansión puede estar situado entre el conjunto de células y el elemento extintor de incendios.
[0023] Asimismo, el elemento extintor de incendios puede estar situado sobre el conjunto de células.
[0024] Asimismo, puede formarse un orificio de ventilación en la carcasa de módulo, en el que el elemento de expansión está configurado para cerrar al menos una parte del orificio de ventilación cuando se expande.
[0025] Asimismo, el grado de expansión del elemento de expansión puede ser parcialmente diferente.
[0026] Asimismo, el elemento de expansión puede incluir una pluralidad de partes de expansión que tienen diferentes temperaturas de reacción para la expansión.
[0027] En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un paquete de baterías que incluye el módulo de batería según la presente divulgación.
[0028] Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un paquete de baterías que incluye un conjunto de células que incluye una o más células de batería, una carcasa de paquete que tiene un espacio interior en el que se aloja el conjunto de células, y un elemento de expansión situado en la carcasa de paquete y configurado para llenar al menos una parte de un espacio vacío en la carcasa de paquete al expandirse en volumen cuando se suministra calor.
[0029] Según otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un vehículo que incluye el módulo de batería o el paquete de baterías según la presente divulgación.
[0030] Efectos ventajosos
[0031] Según la presente divulgación, incluso cuando se produce un evento térmico en un módulo de batería, puede mejorarse la seguridad frente al evento térmico.
[0032] En particular, según un aspecto de la presente divulgación, cuando se produce un evento térmico en un módulo de batería, puede llenarse un espacio vacío para suprimir un incendio.
[0033] Además, según una realización de la presente divulgación, dado que se impide o suprime la introducción de oxígeno externo, puede prevenirse un incendio.
[0034] Asimismo, según una realización de la presente divulgación, dado que se evita la fuga de llamas o similares, puede evitarse la propagación de la fuga térmica o el incendio a otros módulos de batería.
[0035] La presente divulgación puede tener otros efectos diversos, que se describirán en cada realización, o se omitirán las descripciones de los efectos que puedan deducirse fácilmente por un experto en la materia.
[0036] Breve descripción de los dibujos
[0037] Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
[0038] La FIG. 1 es una vista en perspectiva combinada que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según una realización de la presente divulgación.
[0039] La FIG. 2 es una vista en perspectiva en despiece que ilustra el módulo de batería de la FIG. 1.
[0040] La FIG. 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A1-A1' de la FIG. 1.
[0041] La FIG. 4 es una vista en sección transversal que ilustra esquemáticamente un estado en el que un elemento de expansión se expande por calor, en una configuración de la FIG. 3.
[0042] La FIG. 5 es una vista en perspectiva en despiece que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según otra realización de la presente divulgación.
[0043] La FIG. 6 es una vista en sección transversal que ilustra el módulo de batería de la FIG. 5.
[0044] La FIG. 7 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de un elemento de expansión incluido en un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0045] La FIG. 8 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de una carcasa de módulo incluida en un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0046] La FIG. 9 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A3-A3' de la FIG. 8.
[0047] La FIG. 10 es una vista en sección transversal que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0048] La FIG. 11 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0049] La FIG. 12 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A4-A4' de la FIG. 11.
[0050] La FIG. 13 es una vista ampliada que ilustra una parte A5 de la FIG. 12.
[0051] La FIG. 14 es una vista que ilustra esquemáticamente un estado en el que un elemento de expansión está expandido, en una configuración de la FIG. 13.
[0052] La FIG. 15 es una vista ampliada que ilustra esquemáticamente algunos elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0053] La FIG. 16 es una vista ampliada que ilustra esquemáticamente algunos elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0054] La FIG. 17 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente algunos elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación.
[0055] La FIG. 18 es una vista que ilustra esquemáticamente un estado en el que una parte de un elemento de expansión está expandida, en una configuración del módulo de batería de la FIG. 17.
[0056] La FIG. 19 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de un paquete de baterías, según otra realización de la presente divulgación.
[0057] Realización preferente de la invención
[0058] A continuación, se describirán detalladamente las realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y del diccionario, sino que deben interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación, en base al principio de que el inventor puede definir los términos de manera adecuada para la mejor explicación.
[0059] Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferible únicamente con fines ilustrativos, sin intención de limitar el alcance de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otras modificaciones y equivalentes a la misma sin alejarse del alcance de la presente divulgación.
[0060] La FIG. 1 es una vista en perspectiva combinada que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según una realización de la presente divulgación. La FIG. 2 es una vista en perspectiva en despiece que ilustra el módulo de batería de la FIG. 1. La FIG. 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A1-A1' de la FIG. 1.
[0062] Con referencia a las FIGS. 1 a 3, un módulo de batería según la presente divulgación incluye un conjunto 100 de células, una carcasa 200 de módulo y un elemento 300 de expansión.
[0064] El conjunto 100 de células puede incluir una o más células 110 de batería. Cada célula 110 de batería puede referirse a una batería secundaria. La batería secundaria puede incluir un conjunto de electrodos, un electrolito y una carcasa de batería. En particular, la célula 110 de batería proporcionada en el conjunto 100 de células puede ser una batería secundaria de tipo bolsa. Sin embargo, puede aplicarse otro tipo de batería secundaria, por ejemplo, una batería cilíndrica o una batería prismática, al conjunto 100 de células.
[0066] Pueden apilarse varias baterías secundarias unas sobre otras para formar el conjunto 100 de células. Por ejemplo, la pluralidad de baterías secundarias pueden apilarse disponiéndolas en paralelo en una dirección horizontal (dirección del eje Y) mientras se colocan en dirección vertical (dirección del eje Z). Cada célula 110 de batería puede incluir un cable de electrodo, y el cable de electrodo puede estar situado en ambos extremos o en un extremo de la célula 110 de batería. Una batería secundaria en la que un cable de electrodo sobresale en ambas direcciones puede denominarse célula bidireccional, y una batería secundaria en la que un cable de electrodo sobresale en una dirección puede denominarse célula unidireccional. Sin embargo, la presente divulgación no se limita a un tipo o forma específicos de batería secundaria, y pueden aplicarse al conjunto 100 de células diversos tipos de baterías secundarias conocidas en el momento de presentar la presente solicitud.
[0068] La carcasa 200 de módulo puede incluir una placa 210 superior, una placa 220 base y una placa 230 lateral, como se muestra en la FIG. 2. Un espacio interior de la carcasa 200 de módulo puede estar definido por estos elementos, es decir, la placa 210 superior, la placa 220 base y la placa 230 lateral. La placa 210 superior puede estar situada en una parte superior de la carcasa 200 de módulo, y la placa 220 base puede estar separada de la parte inferior de la placa 210 superior por una cierta distancia. Además, la placa 230 lateral puede estar situada entre la placa 210 superior y la placa 220 base, de modo que un extremo superior y un extremo inferior estén conectados respectivamente a la placa 210 superior y a la placa 220 base.
[0070] La placa 210 superior, la placa 220 base y/o la placa 230 lateral pueden estar formadas en forma de lámina delgada, es decir, en forma de placa, pero pueden estar formadas en forma poliédrica con un grosor de un nivel determinado o superior, por ejemplo, en forma de paralelepípedo rectangular. Además, la placa 230 lateral puede incluir una placa 231 izquierda, una placa 232 derecha, una placa 233 delantera y una placa 234 trasera. Toda o parte de la placa 210 superior, la placa 220 base y/o la placa 230 lateral pueden estar formadas por un material metálico. Asimismo, al menos algunas de las mismas pueden estar formadas por un material de plástico. Por ejemplo, la placa 231 izquierda, la placa 232 derecha, la placa 210 superior y la placa 220 base pueden estar formadas por un material de acero. La placa 233 delantera y la placa 234 trasera pueden estar formadas por un material de plástico.
[0071] Al menos algunas de la placa 210 superior, la placa 220 base y la placa 230 lateral pueden estar formadas de manera solidaria entre sí. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, la placa 231 izquierda y la placa 232 derecha de entre las cuatro placas 230 laterales pueden estar formadas de manera solidaria con la placa 220 base. En este caso, la placa 231 izquierda, la placa 232 derecha y la placa 220 base, que están formadas de manera solidaria entre sí, pueden denominarse armazón en U debido a su forma. En este caso, la placa 233 delantera y la placa 234 trasera, que son placas de extremo, pueden acoplarse respectivamente a las partes de apertura de un extremo delantero y un extremo trasero del armazón en U. La placa 210 superior puede acoplarse a una parte de apertura de un extremo superior del armazón en U.
[0073] Sin embargo, la carcasa 200 de módulo puede configurarse en cualquiera de otras formas diversas. Por ejemplo, la placa 220 base y las cuatro placas 230 laterales pueden estar formadas de manera solidaria para constituir una carcasa inferior con forma de caja. En este caso, la placa 210 superior puede acoplarse a una parte de apertura de un extremo superior de la carcasa inferior con forma de caja. En otro ejemplo, la placa 220 base, la placa 231 izquierda, la placa 232 derecha y la placa 210 superior pueden estar formadas de manera solidaria para constituir una carcasa que tiene forma de tubo. En este caso, la carcasa que tiene forma de tubo puede denominarse monoarmazón.
[0075] Pueden aplicarse diversos métodos de acoplamiento a una configuración en la que la placa 210 superior, la placa 220 base, la placa 231 izquierda, la placa 232 derecha, la placa 233 delantera y la placa 234 trasera no se fabrican de manera solidaria, sino que se acoplan en un proceso de montaje del módulo de batería. Por ejemplo, la placa 210 superior, la placa 233 delantera y la placa 234 trasera pueden acoplarse al armazón en U mediante soldadura láser o soldadura ultrasónica. Alternativamente, los elementos de la carcasa 200 de módulo pueden acoplarse entre sí mediante el uso de sujeción por pernos.
[0077] El espacio interior de la carcasa 200 de módulo puede estar definido por la placa 210 superior, la placa 220 base y la placa 230 lateral, y el conjunto 100 de células se aloja en el espacio interior.
[0078] El elemento 300 de expansión puede estar situado en la carcasa 200 de módulo. Además, pueden incluirse uno o más elementos 300 de expansión en la carcasa 200 de módulo. El elemento 300 de expansión puede estar configurado para expandirse en volumen cuando se le aplica calor. En particular, el elemento 300 de expansión puede incluir un material cuyo volumen aumenta cuando se le aplica calor hasta alcanzar una temperatura determinada o superior. Debido a esta expansión de volumen, el elemento 300 de expansión puede llenar al menos una parte de un espacio vacío en la carcasa 200 de módulo. Tal configuración de expansión de volumen se describirá con más detalle con referencia a la FIG. 4.
[0079] La FIG. 4 es una vista en sección transversal que ilustra esquemáticamente un estado en el que el elemento 300 de expansión se expande por calor, en una configuración de la FIG. 3.
[0080] Haciendo referencia a las FIGS. 3 y 4 conjuntamente, el elemento 300 de expansión puede expandirse mediante calor para llenar un espacio vacío en la carcasa 200 de módulo. En primer lugar, como se muestra en la FIG. 3, el conjunto 100 de células y el elemento 300 de expansión pueden alojarse en un espacio interior de la carcasa 200 de módulo. En este caso, el conjunto 100 de células y el elemento 300 de expansión pueden ocupar una parte del espacio interior de la carcasa 200 de módulo, y el espacio no ocupado por el conjunto 100 de células y el elemento 300 de expansión puede quedar como un espacio vacío. En particular, en un estado normal del módulo de batería, por ejemplo, en un estado en el que no se produce una fuga térmica en el módulo de batería, puede haber un espacio vacío en la carcasa 200 de módulo.
[0081] Por ejemplo, puede haber un espacio A2 vacío entre una parte superior del conjunto 100 de células y una superficie inferior de la placa 210 superior y entre una parte lateral del conjunto 100 de células y la placa 230 lateral, como se muestra en la FIG. 3. Además, el elemento 300 de expansión puede estar situado entre la parte lateral del conjunto 100 de células y la placa 230 lateral, y la altura del elemento 300 de expansión puede ser inferior a la altura del conjunto 100 de células. El elemento 300 de expansión puede estar situado en una parte central de una superficie lateral del conjunto 100 de células en la dirección vertical. En este caso, puede haber un espacio vacío por encima y por debajo del elemento 300 de expansión. Además, el elemento 300 de expansión puede estar situado en una parte central entre los conjuntos 100 de células, como se muestra en las FIGS. 2 y 3. En este caso, puede haber un espacio vacío por encima y por debajo del elemento 300 de expansión.
[0082] En esta configuración, el espacio A2 vacío puede garantizar una tolerancia durante el montaje y proporcionar un espacio de aislamiento térmico. En particular, la célula 110 de batería puede generar y liberar calor no solo durante la fuga térmica, sino también durante el uso normal. En este caso, el espacio vacío en la carcasa 200 de módulo puede desempeñar una función de aislamiento térmico entre las células 110 de batería o entre la carcasa 200 de módulo y el conjunto 100 de células. Además, el espacio A2 vacío puede proporcionar una trayectoria a través de la cual, en una situación de emergencia inicial en la que se descarga gas de ventilación de la célula 110 de batería, se descarga el gas de ventilación.
[0083] Cuando se genera y libera calor de al menos algunas de las células 110 de batería proporcionadas en el conjunto 100 de células debido a un evento térmico, como una fuga térmica, el calor puede suministrarse al elemento 300 de expansión. A continuación, el elemento 300 de expansión puede expandirse por el calor suministrado y, como se muestra en la FIG. 4, puede cambiar de forma para llenar una parte o la totalidad del espacio A2 vacío de la FIG. 3. Según este aspecto de la presente divulgación, dado que se llena un espacio vacío en la carcasa 200 de módulo, puede eliminarse o reducirse un espacio a través del cual puede introducirse oxígeno en el módulo de batería. En consecuencia, en una situación de emergencia, como una fuga térmica, puede evitarse que se produzca o se propague un incendio en el módulo de batería. Además, incluso cuando se genera una llama en el módulo de batería, la llama puede bloquearse o extinguirse rápidamente.
[0084] El elemento 300 de expansión puede tener forma de placa, como se muestra en las FIGS. 2 y 3. En particular, al menos algunos de una pluralidad de elementos 300 de expansión pueden tener forma de placa para quedar frente a una superficie ancha de una célula de tipo bolsa. Es decir, el elemento 300 de expansión puede tener una forma erguida en la dirección vertical y al menos una de las dos superficies anchas del elemento 300 de expansión se enfrenta o entra en contacto directo con una parte de recepción de una célula de tipo bolsa.
[0085] Además, el elemento 300 de expansión puede incluir un material de cambio de fase. En particular, el elemento 300 de expansión puede incluir un material cuyo estado, como sólido, líquido o gaseoso, cambia según la temperatura y cuyo volumen aumenta a medida que aumenta la temperatura. Por ejemplo, el material de cambio de fase utilizado en el elemento 300 de expansión puede ser un material cuyo estado cambia de sólido a líquido al recibir calor y cuyo volumen aumenta en este caso. Alternativamente, el material de cambio de fase puede incluir un material cuyo estado cambia de líquido a gas, de sólido a gas o de sólido a gel o sol al recibir calor y cuyo volumen aumenta en este caso. La presente divulgación no se limita a un tipo específico de elemento 300 de expansión, por ejemplo, un tipo específico de material de cambio de fase.
[0086] El elemento 300 de expansión puede estar formado de manera que un material que es expandible por calor, en particular, un material de cambio de fase, se aloje en un cuerpo de envasado. En este caso, cuando se produce una fuga térmica en el módulo de batería, el material de cambio de fase en el elemento 300 de expansión puede expandirse y puede filtrarse fuera del cuerpo de envasado. En este caso, el cuerpo de envasado del elemento 300 de expansión puede estar configurado para romperse por la expansión del material de cambio de fase en su interior o puede tener una abertura que está preformada. En particular, cuando la abertura está preformada en el cuerpo de envasado del elemento 300 de expansión, puede proporcionarse un tope en la abertura, y el tope puede estar configurado para abrirse cuando la presión interna aumenta hasta un nivel determinado o superior. Alternativamente, el propio cuerpo de envasado puede estar configurado para expandirse junto con el material de expansión del elemento 300 de expansión. En este caso, el material de expansión del elemento 300 de expansión y el cuerpo de envasado pueden expandirse juntos para llenar un espacio en la carcasa 200 de módulo. Alternativamente, el elemento 300 de expansión puede estar formado únicamente por un material que sea expandible por calor, por ejemplo, solo un material de cambio de fase, sin un cuerpo de envasado independiente.
[0088] El elemento 300 de expansión puede incluir un elemento compuesto de espuma de poliuretano (PU) o un elemento compuesto de espuma porosa (por ejemplo, espuma de Si). Además, el elemento 300 de expansión puede incluir un elemento compuesto en el que el polipropileno expandido o el hidrocarburo líquido se envuelven en una bolsa con forma de gránulo (cápsula) y se acoplan a espuma de poliuretano o espuma porosa. La cápsula de tipo bolsa puede ser un material como copolímeros de acrilonitrilo. Además, en esta configuración del elemento 300 de expansión, cuando se aplica calor, la cápsula de tipo bolsa y la espuma pueden expandirse. Asimismo, en esta configuración, cuando se aplica calor para alcanzar una temperatura específica, un material de espuma puede comenzar a espumarse. En este caso, la temperatura de inicio de espumación puede ajustarse adecuadamente según la estructura, el tipo o la forma de un módulo de batería o una batería secundaria. Por ejemplo, la temperatura de inicio de espumación puede ser de 160 °C o superior. Alternativamente, el elemento 300 de expansión puede incluir un vidrio de expansión poroso. El vidrio de expansión poroso puede incluso desempeñar una función de extinción de incendios. Sin embargo, la presente divulgación no se limita necesariamente a un material, tipo o forma específicos del elemento 300 de expansión.
[0090] La FIG. 5 es una vista en perspectiva en despiece que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según otra realización de la presente divulgación. La FIG. 6 es una vista en sección transversal que ilustra el módulo de batería de la FIG. 5. La FIG. 6 puede ser una modificación de una configuración de la FIG. 4.
[0092] Cuando se describen diversas realizaciones de la presente memoria descriptiva, incluida la presente realización, se omiten las descripciones de las partes a las que se aplican de manera igual o similar las descripciones de las realizaciones anteriores, y se describen principalmente las partes diferentes en cada realización.
[0094] Haciendo referencia a las FIGS. 5 y 6, un módulo de batería según la presente divulgación puede incluir además un elemento 400 extintor de incendios. El elemento 400 extintor de incendios puede contener un material extintor de incendios. En particular, el elemento 400 extintor de incendios puede incluir una parte exterior en la que se forma un espacio interior y se sella. En el elemento 400 extintor de incendios, el material extintor de incendios puede alojarse en el espacio interior de la parte exterior. El material extintor de incendios contenido en el elemento 400 extintor de incendios puede ser cualquiera de los diversos materiales conocidos en el momento de presentar la presente solicitud. Además, el material extintor de incendios puede tener un estado sólido, como un estado en polvo, o varios otros estados o propiedades, como líquido o gas.
[0096] El elemento 400 extintor de incendios está configurado para liberar el material extintor de incendios que contiene cuando se expande el elemento 300 de expansión. Además, el elemento 400 extintor de incendios puede estar configurado para ser presionado por la presión de expansión cuando el elemento 300 de expansión se expande por el calor. El elemento 400 extintor de incendios puede estar configurado para liberar el material extintor de incendios que contiene cuando se aplica una presión de un nivel determinado o superior para romper la parte exterior.
[0098] Por ejemplo, puede sellarse un agente extintor de incendios en el elemento 400 extintor de incendios, y el elemento 400 extintor de incendios puede tener una forma sustancialmente laminar, como se muestra en la FIG. 5. En este caso, el elemento 400 extintor de incendios puede alojarse en la carcasa 200 de módulo de manera que al menos una superficie quede orientada hacia el elemento 300 de expansión. En particular, cuando se incluyen varios elementos 300 de expansión, pueden incluirse varios elementos 400 extintores de incendios en la carcasa 200 de módulo. Uno o más elementos 400 extintores de incendios pueden quedar orientados hacia cada elemento 300 de expansión. En un ejemplo más específico, como se muestra en las FIGS. 5 y 6, los elementos 300 de expansión pueden estar situados en tres puntos, es decir, los puntos izquierdo, derecho y central, alrededor del conjunto 100 de células. En particular, el elemento 300 de expansión situado en el centro puede incluir dos elementos 300C1 y 300C2 de expansión que están separados uno con respecto a otro. En este caso, un elemento 300L de expansión izquierdo y un elemento 300R de expansión derecho y los elementos 300C1 y 300C2 de expansión centrales pueden estar enfrentados y en contacto con las superficies de los elementos 400 extintores de incendios. En particular, un elemento 400C extintor de incendios situado en el centro puede estar situado entre los dos elementos 300C1 y 300C2 de expansión centrales.
[0099] Según esta realización, cuando se produce una fuga térmica en al menos una célula 110 de batería y se expulsa calor o llamas, el elemento 300 de expansión puede expandirse y, por tanto, el material extintor de incendios puede liberarse desde el elemento 400 extintor de incendios al interior de la carcasa 200 de módulo. A continuación, en la carcasa 200 de módulo, la llama puede bloquearse o el incendio puede suprimirse eficazmente gracias al material extintor de incendios liberado desde el elemento 400 extintor de incendios.
[0101] Por ejemplo, en una realización de la FIG. 6, cuando se expande el elemento 300L de expansión izquierdo, puede presionarse un elemento 400L extintor de incendios izquierdo. Además, en la realización de la FIG. 6, cuando se expande el elemento 300R de expansión derecho, puede presionarse un elemento 400R extintor de incendios derecho. Cuando se expanden los elementos 300C1 y 300C2 de expansión centrales, puede presionarse el elemento 400C extintor de incendios central. Así, cuando se presiona el elemento 400 extintor de incendios y la fuerza de presión supera un determinado nivel, cada elemento 400 extintor de incendios puede dañarse para descargar el material extintor de incendios que contiene.
[0103] El elemento 400 extintor de incendios puede incluir cualquiera de los diversos materiales extintores de incendios conocidos en el momento de presentar la presente solicitud. Por ejemplo, el elemento 400 extintor de incendios puede incluir un material extintor de incendios como hidrogenocarbonato de sodio, hidrogenocarbonato de potasio o fosfato de amonio. Además, el elemento 400 extintor de incendios puede incluir un material extintor de incendios en polvo o un material extintor de incendios granular, como vidrio de expansión poroso.
[0105] En la realización, el elemento 300 de expansión puede estar situado entre el conjunto 100 de células y el elemento 400 extintor de incendios. Es decir, el elemento 300 de expansión puede estar situado más cerca del conjunto 100 de células que el elemento 400 extintor de incendios. Por ejemplo, haciendo referencia a la realización de la FIG. 6, el elemento 300L de expansión izquierdo puede estar situado entre el elemento 400L extintor de incendios izquierdo y una parte izquierda del conjunto 100 de células. En la realización de la FIG. 6, el elemento 300R de expansión derecho puede estar situado entre el elemento 400R extintor de incendios derecho y una parte derecha del conjunto 100 de células. En este caso, el elemento 400 extintor de incendios puede estar situado más lejos del conjunto 100 de células que el elemento 300 de expansión. Además, el elemento 300C1 de expansión central puede estar situado entre el conjunto 100 de células, en particular, un grupo izquierdo del conjunto de células, y el elemento 400C extintor de incendios central. El elemento 300C2 de expansión central puede estar situado entre un grupo derecho de conjunto de células y el elemento 400C extintor de incendios central.
[0107] Según la realización, cuando el calor generado en el conjunto 100 de células se aplica al elemento 300 de expansión, es posible que el calor no pase a través del elemento 400 extintor de incendios. Por consiguiente, cuando se genera calor en el conjunto 100 de células, el calor generado puede transferirse directamente al elemento 300 de expansión, y el elemento 300 de expansión puede expandirse suavemente por el calor. Es decir, según la realización, el calor del conjunto 100 de células puede transferirse bien al elemento 300 de expansión sin ser perturbado por el elemento 400 extintor de incendios.
[0109] La FIG. 7 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos del elemento 300 de expansión incluidos en un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. Al describir la presente realización, se describirán principalmente las partes diferentes de las realizaciones anteriores.
[0111] Haciendo referencia a la FIG. 7, puede formarse un orificio O pasante que pasa del interior al exterior en el elemento 300 de expansión. Por ejemplo, el elemento 300 de expansión de la FIG. 7 puede emplearse como el elemento 300 de expansión del módulo de batería, tal como se muestra en las FIGS. 5 y 6. En este caso, el elemento 300 de expansión puede formarse en forma de lámina erigida en la dirección vertical y puede tener superficies izquierda y derecha anchas, y el orificio O pasante puede atravesar el elemento 300 de expansión en una dirección izquierdaderecha. En particular, pueden formarse varios orificios O pasantes en el elemento 300 de expansión para que estén separados uno con respecto a otro. Es decir, la pluralidad de orificios O pasantes pueden estar ampliamente distribuidos en una superficie del elemento 300 de expansión. Además, el orificio O pasante puede formarse en un estado en el que el elemento 300 de expansión está expandido. Es decir, el orificio O pasante puede no estar formado en un estado en el que el elemento 300 de expansión no está expandido, pero puede formarse cuando el elemento 300 de expansión está expandido. Alternativamente, el orificio O pasante puede estar formado de antemano incluso cuando el elemento 300 de expansión no está expandido, y puede mantener dicho estado pasante o puede aumentar su tamaño incluso cuando el elemento 300 de expansión está expandido.
[0113] Según esta realización de la presente divulgación, un material extintor de incendios del elemento 400 extintor de incendios puede entrar en contacto más fácilmente con el conjunto 100 de células. En particular, como en la realización, cuando el elemento 400 extintor de incendios libera el material extintor de incendios en un estado en el que el elemento 300 de expansión se encuentra entre el elemento 400 extintor de incendios y el conjunto 100 de células, el material extintor de incendios liberado puede introducirse en el conjunto 100 de células a través del orificio O pasante del elemento 300 de expansión. De este modo, puede realizarse correctamente la operación de extinción de incendios del conjunto 100 de células mediante el material extintor de incendios. Por ejemplo, cuando el elemento 300 de expansión de la FIG. 7 se aplica a la realización de la FIG. 6 y el elemento 400L extintor de incendios izquierdo libera el material extintor de incendios, el material extintor de incendios puede suministrarse fácilmente a una superficie izquierda del conjunto 100 de células a través del orificio O pasante del elemento 300L de expansión izquierdo.
[0115] La FIG. 8 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de la carcasa 200 de módulo incluidos en un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. Además, la FIG. 9 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A3-A3' de la FIG. 8.
[0117] Haciendo referencia a las FIGS. 8 y 9, puede formarse una ranura G de distribución cóncava hacia el exterior en una superficie interior de la carcasa 200 de módulo. En particular, pueden formarse una pluralidad de ranuras G de distribución en la placa 230 lateral para que estén separadas una con respecto a otra por una cierta distancia en una dirección de delante a atrás. Cada ranura G de distribución puede extenderse longitudinalmente en la dirección vertical. En particular, la ranura G de distribución formada en la placa 230 lateral puede extenderse hacia abajo hasta la placa 220 base.
[0119] Además, pueden formarse varias ranuras G de distribución en la placa 220 base, separadas una con respecto a otra en la dirección de delante a atrás. En particular, la ranura G de distribución formada en la placa 220 base puede estar conectada a la ranura de distribución formada en la placa 230 lateral. La ranura G de distribución formada en la placa 220 base puede extenderse longitudinalmente en la dirección izquierda-derecha. En este caso, pueden apilarse varias células 110 de batería en una superficie superior de la placa 220 base en la dirección izquierdaderecha. En consecuencia, la ranura G de distribución de la placa 220 base puede extenderse longitudinalmente en una dirección de apilamiento de las células 110 de batería. Además, en una realización de las FIGS. 8 y 9, la ranura G de distribución de la placa 220 base puede extenderse longitudinalmente en la dirección izquierda-derecha (dirección del eje Y), y un extremo izquierdo puede estar conectado a la ranura G de distribución de la placa 231 izquierda y un extremo derecho puede estar conectado a la ranura G de distribución de la placa 232 derecha.
[0121] Según esta realización de la presente divulgación, el material extintor de incendios liberado desde el elemento 400 extintor de incendios puede suministrarse sin problemas a varias células 110 de batería. Por ejemplo, haciendo referencia a la FIG. 9, cuando el material extintor de incendios se libera desde el elemento 400 extintor de incendios, el material extintor de incendios puede fluir hacia la ranura G de distribución, tal y como se indica con una flecha discontinua. En consecuencia, el material extintor de incendios puede suministrarse no solo a la célula 110 de batería adyacente al elemento 400 extintor de incendios, sino también a la célula 110 de batería alejada del elemento 400 extintor de incendios.
[0123] Además, como se muestra en las FIGS. 5 y 6, cada elemento 400 extintor de incendios puede estar situado en una posición determinada entre la parte central del conjunto 100 de células o fuera del conjunto 100 de células. Además, debido a que la célula 110 de batería entra en contacto con la superficie interior de la carcasa 200 de módulo o a que hay un espacio muy estrecho entre la carcasa 200 de módulo y la célula 110 de batería, el material extintor de incendios puede tener dificultades para moverse. Sin embargo, cuando la ranura G de distribución se extiende a lo largo de la dirección de apilamiento de las células, como en la realización, el material extintor de incendios puede moverse a través de la ranura G de distribución. Por tanto, en un estado en el que se apilan varias células 110 de batería, el material extintor de incendios puede suministrarse sin problemas a todas las células 110 de batería apiladas, mejorando así el rendimiento de prevención o extinción de incendios del módulo de batería.
[0125] La FIG. 10 es una vista en sección transversal que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. En particular, la FIG. 10 puede ser otra modificación de una realización de la FIG. 4.
[0127] Haciendo referencia a la FIG. 10, el elemento 400 extintor de incendios puede estar situado sobre el conjunto 100 de células. En particular, el elemento 400 extintor de incendios puede estar situado entre el conjunto 100 de células y la placa 210 superior. En esta realización, cuando se expande el elemento 300 de expansión, el material extintor de incendios puede expulsarse desde el elemento 400 extintor de incendios situado sobre el conjunto 100 de células. Por ejemplo, el elemento 400 extintor de incendios puede estar situado debajo de la placa 210 superior, y el elemento 300 de expansión puede estar situado debajo del elemento 400 extintor de incendios. Cuando se expande el elemento 300 de expansión, el elemento 400 extintor de incendios puede ser presionado para descargar el material extintor de incendios que contiene. El material extintor de incendios descargado puede ser suministrado a una parte superior del conjunto 100 de células para evitar la ignición o el incendio del conjunto 100 de células.
[0129] Según la realización, dado que el material extintor de incendios se suministra desde la parte superior del conjunto 100 de células, toda la parte del conjunto 100 de células, desde la parte superior hasta la parte inferior, puede entrar en contacto con el material extintor de incendios. En consecuencia, el rendimiento de supresión de incendios y el rendimiento de extinción de incendios del conjunto 100 de células pueden mejorarse aún más. En particular, en el conjunto 100 de células, las células 110 de batería pueden apilarse en la dirección horizontal, por ejemplo, en dirección izquierda-derecha (dirección del eje Y), mientras están erigidas. En esta configuración del conjunto 100 de células, cuando el elemento 400 extintor de incendios se encuentra sobre el conjunto 100 de células como en la realización anterior, el material extintor de incendios puede proporcionarse sin problemas a todas las células 110 de batería.
[0130] Además, como se muestra en la FIG. 10, pueden proporcionarse varios elementos 300 de expansión sobre el conjunto 100 de células para que queden separados uno con respecto a otro. En particular, cuando se expanden los elementos 300 de expansión, puede asegurarse un espacio de separación de un cierto nivel o más. En este caso, el material extintor de incendios descargado desde el elemento 400 extintor de incendios puede suministrarse al conjunto 100 de células a través del espacio de separación entre los elementos 300 de expansión. Según esta realización, incluso cuando el elemento 300 de expansión se encuentra entre el elemento 400 extintor de incendios y el conjunto 100 de células, el material extintor de incendios descargado desde el elemento 400 extintor de incendios puede suministrarse sin problemas al conjunto 100 de células.
[0131] Además, puede aplicarse una configuración del elemento 300 de expansión, tal y como se muestra en la FIG. 7, al elemento 300 de expansión de la FIG. 10. En este caso, el material extintor de incendios descargado desde el elemento 400 extintor de incendios puede pasar a través del elemento 300 de expansión a través del orificio O pasante, puede moverse hacia abajo y puede suministrarse al conjunto 100 de células.
[0132] La FIG. 11 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. Además, la FIG. 12 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A4-A4' de la FIG. 11. La FIG. 13 es una vista ampliada que ilustra una parte A5 de la FIG. 12. La FIG. 14 es una vista que ilustra esquemáticamente un estado en el que el elemento 300 de expansión está expandido, en una configuración de la FIG. 13. Incluso en la presente realización, se describirán principalmente partes diferentes de las realizaciones anteriores.
[0133] Haciendo referencia a las FIGS. 11 a 14, puede formarse un orificio H de ventilación en la carcasa 200 de módulo. Por ejemplo, el orificio H de ventilación para comunicar el interior y el exterior de la carcasa 200 de módulo puede formarse en la placa 232 derecha de la carcasa 200 de módulo. En esta configuración, cuando se genera y se expulsa gas de ventilación del conjunto 100 de células alojado en un espacio interior de la carcasa 200 de módulo, el gas de ventilación generado puede descargarse al exterior a través del orificio H de ventilación.
[0134] En esta realización, el elemento 300 de expansión puede estar configurado para cerrar al menos una parte del orificio H de ventilación cuando se expande. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 14, el elemento 300 de expansión puede llenar el espacio interior de la carcasa 200 de módulo mientras se expande por calor, y en este caso, el elemento 300 de expansión expandido puede cerrar una parte o la totalidad del orificio H de ventilación. En particular, el elemento 300 de expansión puede estar configurado para cerrar el orificio H de ventilación al recibir calor y expandirse cuando se descarga gas de ventilación al exterior a través del orificio H de ventilación. Una configuración para cerrar el orificio H de ventilación mediante el elemento 300 de expansión puede diseñarse adecuadamente teniendo en cuenta diversas situaciones, como el tamaño del elemento 300 de expansión, la distancia al orificio H de ventilación, el aumento de temperatura cuando se descarga el gas de ventilación y el espacio interior de la carcasa 200 de módulo.
[0135] Según esta realización de la presente divulgación, puede impedirse eficazmente que el aire exterior, en particular el oxígeno, se introduzca en la carcasa 200 de módulo a través del orificio H de ventilación. Cuando se genera gas de ventilación en la carcasa 200 de módulo, el gas de ventilación puede descargarse al exterior a través del orificio H de ventilación. Sin embargo, después de descargar el gas de ventilación, el oxígeno puede introducirse en la carcasa 200 de módulo a través del orificio H de ventilación. Sin embargo, según la realización, dado que el orificio H de ventilación puede cerrarse mediante el elemento 300 de expansión después de descargar el gas de ventilación, puede impedirse la introducción de oxígeno a través del orificio H de ventilación. Por tanto, en este caso, puede garantizarse el rendimiento de escape a través del orificio H de ventilación y puede impedirse en la medida de lo posible que se produzca o se propague un incendio a través del orificio H de ventilación.
[0136] La FIG. 15 es una vista ampliada que ilustra esquemáticamente algunos elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. En particular, la FIG. 15 puede ser una modificación de una configuración de la FIG. 13.
[0137] Haciendo referencia a la FIG. 15, la carcasa 200 de módulo puede incluir una parte S deslizante alrededor del orificio H de ventilación. La parte S deslizante puede moverse como indica la flecha B1. En particular, en un estado normal, la parte S deslizante puede estar situada para abrir el orificio H de ventilación sin cerrar el orificio H de ventilación. Sin embargo, cuando el elemento 300 de expansión se expande como indica la flecha B2 debido a una fuga térmica que se produce en el módulo de batería, la parte S deslizante puede deslizarse en la dirección indicada por la flecha B1 debido a la expansión del elemento 300 de expansión. Una parte o la totalidad del orificio H de ventilación puede cerrarse debido al deslizamiento de la parte S deslizante. Además, en esta realización, con el fin de que la parte S deslizante cierre sin problemas el orificio H de ventilación, puede proporcionarse un riel E guía en la carcasa 200 de módulo, como se muestra en la FIG. 15. El riel E guía para guiar una dirección de deslizamiento o una distancia de movimiento de la parte S deslizante puede ayudar a la parte S deslizante a cerrar bien el orificio H de ventilación cuando se expande el elemento 300 de expansión.
[0138] Según esta realización, puede implementarse más fácilmente una configuración para cerrar el orificio H de ventilación mediante la expansión del elemento 300 de expansión. En consecuencia, en una situación de emergencia, como una fuga térmica, puede evitarse de forma más fiable la introducción de oxígeno a través del orificio H de ventilación. Además, en la realización, puede utilizarse un material resistente a las llamas o a las altas temperaturas para la parte S deslizante. Por consiguiente, incluso cuando se genera una llama o similar en el módulo de batería, puede evitarse de forma fiable que la llama se escape al exterior a través del orificio H de ventilación.
[0139] Como se ha descrito en la realización anterior, el elemento 400 extintor de incendios puede incluirse en el módulo de batería según la presente divulgación. Aunque el elemento 300 de expansión presiona directamente el elemento 400 extintor de incendios para descargar un material extintor de incendios del elemento 400 extintor de incendios en la descripción anterior, la presente divulgación no se limita necesariamente a esta realización. Por ejemplo, el elemento 400 extintor de incendios puede resultar dañado por un elemento como un cuerpo afilado en forma de aguja cuando el elemento 300 de expansión se expande para descargar el material extintor de incendios que contiene.
[0140] En particular, como se muestra en la FIG. 15, cuando la parte S deslizante se proporciona en la carcasa 200 de módulo, el elemento 400 extintor de incendios puede resultar dañado por el movimiento de la parte S deslizante para expulsar el material extintor de incendios que contiene. En un ejemplo más específico, como se muestra en la FIG.
[0141] 15, la parte S deslizante puede moverse en la dirección marcada por la flecha B1, es decir, hacia la parte trasera del módulo de batería, debido a la expansión del elemento 300 de expansión. En este caso, el elemento 400 extintor de incendios puede proporcionarse detrás de la parte S deslizante. Puede formarse una protuberancia C en forma de aguja en un extremo trasero de la parte S deslizante, es decir, un extremo hacia el elemento 400 extintor de incendios.
[0142] En esta configuración, cuando la parte S deslizante se mueve en la dirección marcada por la flecha B1, es decir, hacia atrás, debido a la expansión del elemento 300 de expansión, el orificio H de ventilación puede cerrarse. Mientras el orificio H de ventilación está cerrado, el elemento 400 extintor de incendios puede romperse debido a la protuberancia C en forma de aguja proporcionada en el extremo trasero de la parte S deslizante. A continuación, el material extintor de incendios puede expulsarse al interior de la carcasa 200 de módulo a través de una parte rota del elemento 400 extintor de incendios.
[0143] En particular, en la realización, la parte S deslizante puede estar configurada para romper el elemento 400 extintor de incendios después de que se cierre el orificio H de ventilación. Para ello, puede establecerse una posición del elemento 400 extintor de incendios o una forma o un tamaño de la protuberancia C en forma de aguja de modo que la parte S deslizante entre en contacto con el elemento 400 extintor de incendios después de que la parte S deslizante cierre el orificio H de ventilación.
[0144] Según esta realización de la presente divulgación, dado que el material extintor de incendios se expulsa al interior de la carcasa 200 de módulo después de que la carcasa 200 de módulo se cierre, puede mejorarse aún más el efecto extintor de incendios del material extintor de incendios. Es decir, dado que el material extintor de incendios se expulsa en un estado en el que el interior de la carcasa 200 de módulo está sellado por la parte S deslizante, es posible que el material extintor de incendios no se descargue al exterior a través del orificio H de ventilación y que exista principalmente solo en la carcasa de módulo. Por consiguiente, en este caso, puede aumentarse el efecto de supresión del incendio por parte del material extintor de incendios.
[0145] La FIG. 16 es una vista ampliada que ilustra esquemáticamente algunos elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. En particular, la FIG. 16 puede ser otra modificación más de una configuración de la FIG. 13.
[0146] Haciendo referencia a la FIG. 16, puede formarse una parte R de bloqueo en una superficie interior de la carcasa 200 de módulo para que sobresalga hacia el conjunto 100 de células. Por ejemplo, en la FIG. 16, la parte R de bloqueo puede formarse en una superficie interior de la placa 232 derecha para que sobresalga hacia el conjunto 100 de células, es decir, hacia la izquierda. En particular, la parte R de bloqueo puede estar situada entre el elemento 300 de expansión y el orificio H de ventilación. Además, la parte R de bloqueo puede estar dispuesta alrededor del orificio H de ventilación.
[0147] Según esta realización de la presente divulgación, cuando se genera gas de ventilación en el módulo de batería, el gas de ventilación puede descargarse fácilmente a través del orificio H de ventilación formado en la carcasa 200 de módulo y puede evitarse la fuga del elemento 300 de expansión. En particular, cuando el elemento 300 de expansión cambia a un estado fluido, como líquido, gas o gel, al expandirse al recibir calor, el elemento 300 de expansión puede filtrarse al exterior de la carcasa 200 de módulo. Sin embargo, en la realización, la parte R de bloqueo puede evitar la fuga del elemento 300 de expansión. Por ejemplo, en una configuración de la FIG. 16, cuando el elemento 300 de expansión se expande en una dirección B3 por calor, puede impedirse que el elemento 300 de expansión se filtre al exterior a través del orificio H de ventilación gracias a la parte R de bloqueo prevista alrededor del orificio H de ventilación. Por tanto, puede lograrse de forma más fiable un efecto de llenado del elemento 300 de expansión en la carcasa 200 de módulo.
[0148] El grado de expansión del elemento 300 de expansión puede ser parcialmente diferente. En particular, para esta configuración, el elemento 300 de expansión puede incluir una pluralidad de partes de expansión, que se describirán con más detalle con referencia a las FIGS. 17 y 18.
[0150] La FIG. 17 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente algunos elementos de un módulo de batería, según otra realización más de la presente divulgación. La FIG. 18 es una vista que ilustra esquemáticamente un estado en el que una parte del elemento 300 de expansión está expandida, en una configuración del módulo de batería de la FIG. 17.
[0152] Haciendo referencia a las FIGS. 17 y 18, una superficie, por ejemplo, una superficie izquierda, del elemento 300 de expansión puede entrar en contacto con el conjunto 100 de células. Aunque no se muestra, una superficie derecha del elemento 300 de expansión puede orientarse hacia una superficie interior de la carcasa 200 de módulo. En esta configuración, cuando se genera calor en el conjunto 100 de células y el elemento 300 de expansión se calienta, una parte de extremo delantero del elemento 300 de expansión puede expandirse primero. Es decir, cuando el elemento 300 de expansión se calienta y alcanza primero una determinada temperatura, la parte de extremo delantero del elemento 300 de expansión puede expandirse como se indica con una flecha en la FIG. 17. Es posible que la parte de extremo trasero del elemento 300 de expansión aún no se haya expandido o que tenga un grado de expansión menor que la parte de extremo delantero. En este caso, el elemento 300 de expansión puede expandirse parcialmente, como se muestra en la FIG. 18.
[0154] Según esta configuración de la presente divulgación, puede mejorarse aún más el efecto de descargar el gas de ventilación desde el interior de la carcasa 200 de módulo al exterior. Por ejemplo, cuando solo se expande la parte de extremo delantero del elemento 300 de expansión y la parte de extremo trasero aún no se ha expandido, como se muestra en la FIG. 18, puede haber un espacio A6 vacío en la superficie derecha de un lado trasero del elemento 300 de expansión. Por consiguiente, en este estado, el gas de ventilación de la carcasa 200 de módulo puede guiarse hacia el espacio A6. El gas de ventilación acumulado en el espacio A6 puede ser descargado al exterior de la carcasa 200 de módulo.
[0156] Además, como se muestra en la FIG. 11, cuando se forma el orificio H de ventilación en la carcasa 200 de módulo, el elemento 300 de expansión puede formarse de manera que el espacio A6 vacío se encuentre cerca del orificio H de ventilación. Es decir, a medida que aumenta la temperatura del elemento 300 de expansión, una parte del elemento 300 de expansión alejada del orificio H de ventilación puede expandirse primero, y una parte del elemento 300 de expansión cercana al orificio H de ventilación puede expandirse más tarde.
[0158] Según esta realización, el gas de ventilación en la carcasa 200 de módulo puede ser guiado hacia el espacio A6 donde el elemento 300 de expansión aún no se ha expandido, y el gas de ventilación puede ser descargado al exterior a través del orificio H de ventilación. En consecuencia, según la realización, cuando hay gas de ventilación en la carcasa 200 de módulo, el gas de ventilación puede descargarse sin problemas al exterior de la carcasa 200 de módulo cuando se expande el elemento 300 de expansión.
[0160] En particular, el elemento 300 de expansión puede incluir una pluralidad de partes de expansión que tienen diferentes temperaturas de reacción para la expansión. Por ejemplo, el elemento 300 de expansión puede incluir una primera parte 310 de expansión y una segunda parte 320 de expansión, como se muestra en las FIGS. 17 y 18. En este caso, la primera parte 310 de expansión y la segunda parte 320 de expansión pueden estar formadas en forma de lámina y pueden estar situadas de manera que las partes de los bordes entren en contacto entre sí en un plano.
[0161] Además, la primera parte 310 de expansión y la segunda parte 320 de expansión pueden tener diferentes grados de expansión según la temperatura. En particular, la primera parte 310 de expansión puede tener un grado máximo de expansión a una temperatura T1, y la segunda parte 320 de expansión puede tener un grado máximo de expansión a una temperatura T2 que es diferente de la temperatura T1. La diferencia en el grado de expansión entre la primera parte 310 de expansión y la segunda parte 320 de expansión puede deberse a una diferencia en el material o la forma de cada parte de expansión.
[0163] Además, en una realización de las FIGS. 17 y 18, cuando el orificio H de ventilación está situado cerca de la segunda parte 320 de expansión, la temperatura T2 máxima de expansión de la segunda parte 320 de expansión puede ser superior a la temperatura T1 máxima de expansión de la primera parte 310 de expansión. En consecuencia, cuando se calienta a una temperatura determinada, por ejemplo, T1, el elemento 300 de expansión puede expandirse parcialmente como se muestra en la FIG. 18 y, por tanto, el gas de ventilación puede moverse hacia el orificio H de ventilación. Por tanto, el gas de ventilación puede descargarse más fácilmente.
[0165] Además, cuando la temperatura interna del módulo de batería aumenta aún más hasta alcanzar una temperatura más alta, por ejemplo, T2, la segunda parte 320 de expansión también puede expandirse, y el espacio A6 vacío puede llenarse con la segunda parte 320 de expansión. En consecuencia, el espacio vacío en el espacio interior de la carcasa 200 de módulo puede reducirse aún más y, en particular, el orificio H de ventilación puede cerrarse. En consecuencia, el riesgo de que se introduzca oxígeno en la carcasa 200 de módulo puede reducirse aún más.
[0166] Un paquete de baterías según un aspecto de la presente divulgación puede incluir uno o más módulos de batería según la presente divulgación. Además, el paquete de baterías según la presente divulgación puede incluir además diversos elementos, como un sistema de gestión de baterías (BMS), además de los módulos de batería. El BMS puede montarse en un espacio interior de un paquete de baterías y puede controlar un funcionamiento general, como una operación de carga/descarga o una operación de transmisión/recepción de datos de un conjunto de células. El BMS puede proporcionarse en unidades de paquetes, en lugar de unidades de módulos. Más detalladamente, el BMS puede estar configurado para controlar o predecir un estado de carga/descarga, un estado de potencia y un estado de rendimiento del conjunto de células a través de un voltaje de paquete y una corriente de paquete. El BMS es conocido en el momento de presentar la presente solicitud, por lo que se omitirá su descripción detallada. Además, el paquete de baterías según la presente divulgación puede incluir además varios elementos de un paquete de baterías conocidos en el momento de presentar la presente solicitud, tales como una barra colectora, una carcasa de paquete, un relé y un sensor de corriente.
[0167] El paquete de baterías según otro aspecto de la presente divulgación puede no incluir la carcasa 200 de módulo, que se describirá con referencia a la<f>I<g>.19.
[0168] La FIG. 19 es una vista en perspectiva que ilustra esquemáticamente los elementos de un paquete de baterías, según otra realización de la presente divulgación.
[0169] Haciendo referencia a la FIG. 19, el paquete de baterías según la presente divulgación puede incluir el conjunto 100 de células, una carcasa PC de paquete y el elemento 300 de expansión. En este caso, el conjunto 100 de células y el elemento 300 de expansión pueden alojarse directamente en un espacio interior de la carcasa PC de paquete, sin alojarse en un espacio interior de la carcasa 200 de módulo. En esta realización, es posible que una pluralidad de células 110 de batería no estén modularizadas, sino que puedan montarse directamente en la carcasa PC de paquete de una manera de célula a paquete. En el espacio interior de la carcasa PC de paquete, es posible alojar un BMS M u otros componentes electrónicos además del conjunto 100 de células.
[0170] En el paquete de baterías, la única diferencia es que el conjunto 100 de células, el elemento 300 de expansión y el elemento 400 extintor de incendios están montados en la carcasa PC de paquete, en lugar de en la carcasa 200 de módulo, y las descripciones de otras partes pueden aplicarse de manera igual o similar. Por ejemplo, la mayoría de las descripciones realizadas con referencia a las FIGs . 3 a 18 pueden aplicarse, excepto que la carcasa 200 de módulo se sustituye por la carcasa PC de paquete.
[0171] Por ejemplo, aunque no se muestra en la FIG. 19, el elemento 400 extintor de incendios descrito con referencia a las FIGS. 5 y 6 puede alojarse en la carcasa PC de paquete. En otro ejemplo, una configuración relacionada con la ranura G de distribución formada en la carcasa 200 de módulo descrita con referencia a las FIGS. 8 y 9 puede formarse en la carcasa PC de paquete. En otro ejemplo, una configuración relacionada con el orificio H de ventilación formado en la carcasa 200 de módulo descrita con referencia a las FIGS. 11 a 14 puede aplicarse a la carcasa PC de paquete. En consecuencia, se omitirá una descripción más detallada del paquete de baterías de diversos aspectos.
[0172] El módulo de batería o el paquete de baterías según la presente divulgación pueden aplicarse a un vehículo, como un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido. Es decir, un vehículo según la presente divulgación puede incluir el módulo de batería según la presente divulgación o el paquete de baterías según la presente divulgación. Además, el vehículo según la presente divulgación puede incluir otros elementos diversos incluidos en un vehículo, además del módulo de batería o el paquete de baterías. Por ejemplo, el vehículo según la presente divulgación puede incluir además un cuerpo de vehículo, un motor y un dispositivo de control, como una unidad de control electrónico (ECU), además del módulo de batería según la presente divulgación.
[0173] Además, el módulo de batería o el paquete de baterías según la presente divulgación pueden aplicarse a un sistema de almacenamiento de energía (ESS). Es decir, un ESS según la presente divulgación puede incluir el módulo de batería según la presente divulgación o el paquete de baterías según la presente divulgación.
[0174] Los expertos en la materia comprenderán que, cuando se utilizan términos que indican direcciones, como superior, inferior, izquierda, derecha, delante y detrás, dichos términos se utilizan únicamente para facilitar la explicación y pueden variar en función de la posición del objeto objetivo, la posición del observador, etc.
[0175] Descripción de números de referencia
[0176] 100: conjunto de células
[0177] 110: célula de batería
[0178] 200: carcasa de módulo
[0179] 210: placa superior, 220: placa base, 230: placa lateral
[0180] 231: placa izquierda, 232: placa derecha, 233: placa delantera, 234: placa trasera 300: elemento de expansión
[0181] 310: primera parte de expansión, 320: segunda parte de expansión
[0182] 400: elemento extintor de incendios
[0183] O: orificio pasante
[0184] G: ranura de distribución
[0185] S: parte deslizante
[0186] E: riel guía
[0187] C: protuberancia en forma de aguja
[0188] R: parte de bloqueo
[0189] PC: carcasa de paquete
[0190] M: BMS

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
1. Un módulo de batería que comprende:
un conjunto (100) de células que comprende una o más células (110) de batería;
una carcasa (200) de módulo que tiene un espacio interior en el que se aloja el conjunto (100) de células; y un elemento (300) de expansión situado en la carcasa (200) de módulo, y configurado para llenar al menos una parte de un espacio (A2) vacío en la carcasa (200) de módulo al expandirse en volumen cuando se le aplica calor,caracterizado porquecomprende además un elemento (400) extintor de incendios que contiene un material extintor de incendios y configurado para liberar el material extintor de incendios que contiene cuando se expande el elemento (300) de expansión.
2. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que el elemento de expansión comprende un material de cambio de fase.
3. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que el elemento de expansión está situado entre el conjunto de células y el elemento extintor de incendios.
4. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que el elemento extintor de incendios está situado sobre el conjunto de células.
5. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que está formado un orificio de ventilación en la carcasa de módulo, en el que el elemento de expansión está configurado para cerrar al menos una parte del orificio de ventilación cuando se expande.
6. El módulo de batería según la reivindicación 1, en el que el grado de expansión del elemento de expansión es parcialmente diferente.
7. El módulo de batería según la reivindicación 6, en el que el elemento de expansión comprende una pluralidad de partes de expansión que tienen diferentes temperaturas de reacción para la expansión.
8. Un paquete de baterías que comprende el módulo de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Un vehículo que comprende el módulo de batería según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o el paquete de baterías según la reivindicación 8.
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