ES3056940T3 - Battery pack with structure for reducing the temperature of venting gas and preventing the emission of spark - Google Patents

Abstract

Un paquete de batería según la presente invención comprende: al menos un módulo de batería; una caja de paquete que aloja el módulo de batería; y una unidad de ventilación de prevención de ignición dispuesta en una trayectoria de ventilación de gas proporcionada para guiar el gas generado en el módulo de batería para que fluya hacia el exterior de la caja de paquete, en donde la unidad de ventilación de prevención de ignición comprende: una parte de túnel de reducción de temperatura formada de un metal poroso; y una red de malla que cubre al menos una de una entrada y una salida de la parte de túnel de reducción de temperatura. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Paquete de baterías con estructura para reducir la temperatura de los gases de ventilación y evitar la emisión de chispas

[0003] Campo técnico

[0004] La presente exposición se refiere a un paquete de baterías, y más particularmente, a un paquete de baterías con medios de seguridad para evitar que ocurra un incendio en las estructuras circundantes del paquete de baterías o en otro paquete de baterías debido a la emisión de gases de ventilación a alta temperatura no filtrados y chispas (partículas) a partir del paquete de baterías en caso de fuga térmica de un módulo de batería.

[0005] La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.º 10-2021-0067883, presentada el 26 de mayo de 2021 en la Oficina de propiedad intelectual de Corea.

[0006] Antecedentes de la técnica

[0007] Recientemente, se ha producido un rápido aumento en la demanda de productos electrónicos portátiles, tales como ordenadores portátiles, videocámaras y teléfonos móviles, y con el uso generalizado de robots y vehículos eléctricos, se están realizando muchos estudios sobre baterías de alto rendimiento que puedan recargarse repetidamente. Actualmente, entre las baterías secundarias disponibles comercialmente se incluyen las baterías de níquel-cadmio, las baterías de níquel-hidrógeno, las baterías de níquel-zinc, las baterías secundarias de litio y similares. En particular, las baterías de litio presentan poco o ningún efecto de memoria, por lo que están atrayendo más atención que las baterías basadas en níquel por las ventajas de que la recarga se puede realizar siempre que resulte conveniente, la tasa de autodescarga es muy baja y la densidad de energía es alta.

[0008] Se puede utilizar una batería secundaria individual, aunque en muchos casos, se puede utilizar una pluralidad de baterías secundarias conectadas eléctricamente en serie y/o en paralelo. En particular, las baterías secundarias conectadas eléctricamente pueden formar un módulo de batería cuando se alojan en una carcasa de módulo. Además, el módulo de batería puede utilizarse individualmente, o por lo menos dos módulos de batería pueden conectarse eléctricamente en serie y/o en paralelo para formar un dispositivo de nivel superior, tal como un paquete de baterías. A medida que en los últimos años han surgido problemas de escasez de electricidad o de energía verde, se ha prestado mucha atención a los sistemas de almacenamiento de energía (SAE) para almacenar energía después de producirla. Normalmente, utilizando los sistemas de almacenamiento de energía, es fácil construir sistemas de red eléctrica inteligente, que permiten controlar fácilmente el suministro de energía en regiones o ciudades específicas. Los paquetes de baterías utilizados en sistemas de almacenamiento de energía pueden requerir una capacidad mucho mayor que los paquetes de baterías de tamaño mediano y pequeño. De acuerdo con lo anterior, en general, el paquete de baterías incluye una pluralidad de módulos de batería. Además, para incrementar la densidad de energía, en muchos casos, la pluralidad de módulos de batería se dispone de manera densa en un espacio muy reducido.

[0009] Sin embargo, en el caso de que la pluralidad de módulos de batería esté dispuesta densamente en un espacio reducido, puede ser vulnerable a incendios. Por ejemplo, cuando se produce una fuga térmica en cualquier módulo de batería, se pueden expulsar gases a alta temperatura desde por lo menos una celda de batería. Además, cuando se expulsan los gases, se pueden expulsar chispas a alta temperatura, y las chispas pueden incluir materiales activos que se han desprendido del electrodo en la celda de batería, o partículas de aluminio fundido. Cuando la chispa a alta temperatura y los gases a alta temperatura se encuentran con oxígeno, puede producirse un incendio en el paquete de baterías.

[0010] En particular, en el caso de que el fuego se produzca en la celda o módulo de batería específico, el fuego puede propagarse a la celda o módulo de batería contiguo o a otro paquete de baterías. En particular, debido a que el sistema de almacenamiento de energía incluye una pluralidad de baterías dispuestas densamente en un espacio reducido, cuando ocurre un incendio, no resulta fácil detener el fuego. Además, al considerar la escala o el papel del sistema de almacenamiento de energía, el incendio en el paquete de baterías puede causar daños económicos muy graves y la pérdida de vidas humanas. Por lo tanto, es necesario evitar la propagación del fuego en caso de una fuga térmica. El documento n.º CN 112310552 A describe un paquete de baterías según el preámbulo de la reivindicación 1.

[0011] Exposición

[0012] Problema técnico

[0013] La presente exposición se ha diseñado para resolver el problema descrito anteriormente, y por lo tanto la presente exposición se refiere a la provisión de un paquete de baterías configurado para evitar que ocurra un incendio en las estructuras circundantes del paquete de baterías o en otro paquete de baterías cuando se generan gases a alta temperatura o chispas en cualquier módulo de batería debido a una fuga térmica y un sistema de almacenamiento de energía que comprende dicho paquete.

[0014] El problema técnico de la presente exposición que debe resolverse no se encuentra limitado al problema anteriormente descrito, y estos y otros problemas serán claramente entendidos por el experto en la materia a partir la descripción detallada, posteriormente.

[0015] Solución técnica

[0016] Para conseguir el objetivo descrito anteriormente, se proporciona un paquete de baterías según la reivindicación 1. La malla puede incluir una malla de entrada y una malla de salida para cubrir la entrada y la salida del túnel de reducción de temperatura, respectivamente.

[0017] El túnel de reducción de temperatura puede incluir una pluralidad de pasajes para el movimiento de los gases extendidos en una estructura de rejilla entre la malla de entrada y la malla de salida.

[0018] Cada orificio en la malla de entrada o en la malla de salida puede ser más pequeño que el tamaño de la sección transversal de cada pasaje para el movimiento de gases.

[0019] Cada pasaje para el movimiento de gases puede incluir una pluralidad de particiones, la pluralidad de particiones puede incluir particiones superiores que se extienden oblicuamente desde una superficie del techo del pasaje para el movimiento de gases y que están separadas entre sí, y particiones inferiores dispuestas alternadamente con las particiones superiores y que se extienden oblicuamente desde una superficie inferior del pasaje para el movimiento de gases.

[0020] La unidad de ventilación anti-incendio puede estar fijada de manera desmontable a un orificio en una pared de la carcasa del paquete, en donde el orificio en la carcasa forma una salida del recorrido de ventilación de gases.

[0021] La unidad de ventilación anti-incendio puede proporcionarse en una pluralidad, y la pluralidad de unidades de ventilación anti-incendio puede estar dispuesta a una distancia predeterminada a lo largo del recorrido de ventilación de gases dentro de la carcasa del paquete.

[0022] La unidad de ventilación anti-incendio puede estar dispuesta en el recorrido de ventilación de gases que corresponde a entre cualquier módulo de batería y su módulo de batería contiguo.

[0023] La unidad de ventilación anti-incendio incluye, además, un marco exterior con una estructura hueca dentro de la que el túnel de reducción de temperatura encaja por interferencia.

[0024] El marco exterior puede presentar dos aberturas, cada una de las cuales se abre a un lado y al lado opuesto, y la malla puede estar fijada de forma integral y acoplada a una de las dos aberturas, y acoplada de forma rotativa a la otra abertura.

[0025] El marco exterior puede estar fijo y acoplado al interior de la carcasa del paquete.

[0026] El módulo o módulos de batería pueden incluir dos o más módulos de batería dispuestos de manera consecutiva, y el paquete de baterías puede incluir, además, una unidad de supresión de transferencia de calor entre los módulos de batería contiguos para suprimir la transferencia de calor entre los módulos de batería.

[0027] La unidad de supresión de transferencia de calor puede incluir una primera almohadilla de aislamiento térmico, una primera lámina térmicamente conductora hecha de un metal, una segunda almohadilla de aislamiento térmico, una segunda lámina térmicamente conductora hecha de un metal y una tercera almohadilla de aislamiento térmico, apiladas en una dirección en ese orden, y la primera lámina térmicamente conductora y la segunda lámina térmicamente conductora pueden estar en contacto superficial con una superficie superior de la carcasa del paquete. Según otro aspecto de la presente exposición, se proporciona un sistema de almacenamiento de energía que incluye el paquete de baterías.

[0028] Efectos ventajosos

[0029] Según la presente exposición, cuando se producen gases de ventilación a alta temperatura y chispas debido a la fuga térmica del módulo de batería, es posible evitar incendios en las estructuras externas cercanas al paquete de baterías u otro paquete de baterías.

[0030] Específicamente, de acuerdo con la configuración de la unidad de ventilación anti-incendio según la presente exposición, se puede permitir que los gases de ventilación fluyan hacia el exterior de la carcasa del paquete después de que se haya reducido su temperatura, y se pueden filtrar las chispas a alta temperatura para evitar que salgan del paquete de baterías. De acuerdo con lo anterior, es posible evitar que se produzcan incendios en las estructuras circundantes del paquete de baterías o en otro paquete de baterías.

[0031] La presente exposición puede presentar cualesquiera otros efectos, y estos y otros efectos se describirán en cada una de las realizaciones o se omitirá una descripción de los efectos que puedan ser fácilmente inferidos por el experto en la materia.

[0032] Descripción de los dibujos

[0033] La FIG.1 es un diagrama que muestra esquemáticamente los componentes principales de un paquete de baterías según una realización de la presente exposición.

[0034] La FIG.2 es una vista de despiece en perspectiva de la unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.1.

[0035] La FIG.3 es una vista de una sección transversal de una unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.1.

[0036] La FIG.4 es un diagrama que muestra una variación de la unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.3. La FIG.5 es un diagrama que muestra esquemáticamente los componentes principales de un paquete de baterías según otra realización de la presente exposición.

[0037] La FIG.6 es un diagrama que muestra módulos de batería y una unidad de supresión de la transferencia de calor de la FIG.5.

[0038] La FIG.7 es un diagrama que muestra la estructura de aislamiento térmico y disipación de calor entre módulos de batería de un paquete de baterías según otra realización de la presente exposición.

[0039] La FIG.8 es una vista en perspectiva que muestra una unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.5.

[0040] La FIG.9 es una vista de despiece en perspectiva de la unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.8.

[0041] La FIG.10 es un diagrama que muestra una variación de la unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.9. La FIG.11 es un diagrama que muestra esquemáticamente los componentes principales de un paquete de baterías según otra realización de la presente exposición.

[0042] Mejor modo

[0043] A continuación en el presente documento, se describirá en detalle la realización de ejemplo de la presente exposición en referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o expresiones utilizados en la especificación y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino más bien interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente exposición sobre la base del principio de que se permite al inventor definir los términos adecuadamente para una explicación óptima.

[0044] Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones mostradas en los dibujos son solo una realización de ejemplo de la presente exposición, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente exposición, por lo que debe entenderse que se podrían haber realizado una variedad de otros equivalentes y modificaciones en el momento en que se presentó la solicitud.

[0045] La FIG. 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente los componentes principales de un paquete de baterías según una realización de la presente exposición; la FIG. 2 es una vista de despiece en perspectiva de la unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.1 y la FIG.3 es una vista de una sección transversal de una unidad de ventilación anti-incendio de la FIG.1.

[0046] En referencia a las FIGS.1 a 3, el paquete de baterías 10 según una realización de la presente exposición incluye un módulo de batería 100, una carcasa de paquete 200 y la unidad de ventilación anti-incendio 300.

[0047] El módulo de batería 100 puede incluir por lo menos una batería secundaria 110 para almacenar y suministrar energía. Además, el paquete de baterías 10 puede incluir por lo menos un módulo de batería 100. En particular, para mejorar la capacidad y/o la potencia del paquete de baterías 10, el paquete de baterías 10 puede incluir una pluralidad de módulos de batería 100, tal como se muestra en la FIG. 1. En este caso, la pluralidad de módulos de batería 100 puede disponerse en por lo menos una dirección.

[0048] Aunque no se muestra, además de las baterías secundarias 110, el módulo de batería 100 puede incluir componentes para conectar eléctricamente las baterías secundarias 110, componentes para detectar tensión y temperatura, una placa de circuito, un conector y una carcasa del módulo que los aloja.

[0049] La batería secundaria 110 puede ser una batería secundaria tipo bolsa 110 que incluye un conjunto de electrodos, una solución de electrolito y una carcasa de tipo bolsa.

[0050] Por ejemplo, la pluralidad de baterías secundarias de tipo bolsa 110 puede apilarse en la dirección horizontal (dirección del eje X) en posición vertical en la dirección vertical (dirección del eje Z) para formar una pila de celdas, que se aloja en la carcasa del módulo. En este caso, los terminales de electrodo de cada batería secundaria de tipo bolsa 110 pueden estar en contacto directo entre sí o pueden estar conectados eléctricamente a través de un barra colectora.

[0051] La batería secundaria 110 puede incluir cualquier otro tipo de batería secundaria que no sea de tipo bolsa, por ejemplo, una batería secundaria cilíndrica o prismática que incluya una carcasa de batería de contenedor metálico.

[0052] La carcasa del módulo puede estar configurada para alojar por lo menos una batería secundaria 110 en el espacio interior.

[0053] Por ejemplo, la carcasa del módulo puede incluir un marco de carcasa en forma de tubo rectangular que incluya una placa superior, una placa inferior y dos placas laterales. Algunas placas incluidas en el marco de la carcasa, por ejemplo, la placa inferior y las dos placas laterales pueden estar integradas en una sola. En este caso, la forma integrada de la placa inferior y las dos placas laterales puede ser una forma de aproximadamente una U.

[0054] La pila de celdas está alojada en el espacio interior limitado del marco de la carcasa, y las celdas de batería secundaria 110 están conectadas eléctricamente entre sí. En este caso, todas las celdas de batería secundaria 110 pueden conectarse en serie o en paralelo mediante soldadura de los terminales de electrodo de las celdas de batería secundaria 110 vecinas a una barra colectora. En este caso, la barra colectora se refiere a un conductor en forma de barra metálica.

[0055] Se puede montar una tapa frontal y una tapa trasera en la parte soldada de los terminales de electrodo de las celdas de batería secundaria 110 y la barra colectora, es decir, en el lado frontal y en el lado trasero del marco de la carcasa, respectivamente. La tapa frontal y la tapa trasera pueden estar constituidas de un material aislante, por ejemplo, un material plástico, a fin de evitar que ocurra un cortocircuito en la parte eléctricamente conectada. Además, la tapa frontal o la tapa trasera pueden utilizarse como ubicación de instalación de un terminal externo del módulo y un conector.

[0056] La carcasa de paquete 200 es el componente utilizado para alojar la pluralidad de módulos de batería 100 y puede estar formada por una estructura hermética que utilice un material de alta resistencia mecánica para proteger la pluralidad de módulos de batería 100 frente a factores físicos y químicos externos. Aunque la FIG. 1 muestra esquemáticamente una carcasa de paquete 200 de forma aproximadamente rectangular prismática para simplificar la ilustración, la carcasa de paquete 200 puede incluir una tapa superior en forma de placa 210 que forma una superficie superior y una tapa inferior en forma de placa 220 que forma una superficie inferior y paredes, y la tapa superior 210 y la tapa inferior 220 pueden estar acopladas y selladas mediante tornillos, ganchos, sellado y adhesión.

[0057] Además, la carcasa de paquete 200 presenta un orificio de carcasa 201 (ver la FIG. 5). El orificio de carcasa 201 puede estar en una cara de la carcasa de paquete 200, por ejemplo, en la pared de la cubierta inferior 220. El orificio de carcasa 201 puede estar abierto en una zona de la pared para permitir que el pasaje del aire a través de la carcasa de paquete 200, de modo que el aire pueda entrar y salir de la carcasa de paquete 200.

[0058] El orificio de carcasa 201 puede evitar la deformación de la carcasa de paquete 200 mediante la eliminación de la diferencia de presión entre el interior y el exterior del paquete de baterías 10, y puede actuar como una salida de gases a través de la cual salen los gases de ventilación del paquete de baterías 10 cuando se producen gases de ventilación en cualquier módulo de batería 100 dentro del paquete de baterías 10. El orificio 201 de la carcasa puede ser una salida de un recorrido de ventilación de gases, es decir, un extremo del recorrido de ventilación de gases para guiar la liberación de los gases de ventilación producidos en el módulo de batería 100 al exterior de la carcasa de paquete 200.

[0059] La unidad de ventilación anti-incendio 300 es una estructura que no permite el pasaje de llamas, chispas e impurezas y permite el pasaje de gases de ventilación para reducir la temperatura de los gases de ventilación. La unidad de ventilación anti-incendio 300 de la presente realización puede estar unida de manera desmontable al orificio 201 de la carcasa. Por ejemplo, la unidad de ventilación anti-incendio 300 puede cubrir el orificio 201 de la carcasa y puede estar unida a la pared exterior de la carcasa de paquete 200. Aunque no se muestra, pueden utilizarse tornillos y agentes de sellado para garantizar un ajuste adecuado y la capacidad de sellado entre la unidad de ventilación antiincendio 300 y la carcasa de paquete 200.

[0060] Específicamente, tal como se muestra en las FIGS.2 y 3, la unidad de ventilación anti-incendio 300 incluye un túnel de reducción de temperatura 310 hecho de un metal que presenta poros y dos mallas 320.

[0061] El túnel de reducción de temperatura 310 puede incluir una pluralidad de pasajes 311 para el movimiento de gases hechos de un metal que presenta alta conductividad térmica y alta resistencia, tal como, por ejemplo, el aluminio, y los pasajes 311 de movimiento de gases pueden extenderse en una estructura de rejilla. Además, las mallas 320 pueden cubrir la entrada y salida del túnel de reducción de temperatura 310.

[0062] Durante el pasaje de los gases de ventilación a alta temperatura por el túnel reductor de temperatura 310, el calor es absorbido por el cuerpo del túnel reductor de temperatura 310, por lo que la temperatura se reduce. En particular, la estructura porosa del túnel de reducción de temperatura 310 hecho de metal incrementa la superficie de contacto entre los gases de ventilación y el túnel de reducción de temperatura 310, lo que resulta en una mayor cantidad de radiación térmica de los gases de ventilación.

[0063] Además, cuando los gases de ventilación pasan a través de la pluralidad de pasajes estrechos 311 para el movimiento de gases de la presente realización, los gases de ventilación aumentan su presión y velocidad. El coeficiente de transferencia de calor por convección es proporcional al caudal de aire. De acuerdo con lo anterior, a medida que la pérdida de energía de los gases de ventilación aumenta con el aumento de la presión y la tasa de transferencia de calor por convección aumenta con el aumento del caudal, se incrementa significativamente la diferencia de temperatura de los gases de ventilación antes y después de que hayan pasado por el túnel de reducción de temperatura 310. De acuerdo con lo anterior, en el caso de que se expulsen gases a alta temperatura en el paquete de baterías 10, cuando el gas de ventilación salga del paquete de baterías 10 por el túnel de reducción de temperatura 310, la temperatura se reduce, por lo que los gases de ventilación no actúan como un factor que provoque un incendio en la estructura fuera del paquete de baterías 10 o en el otro paquete de baterías 10. Además, puede restringirse el movimiento de las llamas o extinguirlas debido a que quedan atrapadas en la pluralidad de pasajes estrechos de movimiento de gases 311 del túnel de reducción de temperatura 310.

[0064] En una variación, cada pasaje 311 para el movimiento de gases del túnel de reducción de temperatura 310 puede incluir, además, una pluralidad de particiones 312, 313 para promover un flujo turbulento en cada pasaje 311 para el movimiento de gases.

[0065] Por ejemplo, tal como se muestra en la FIG.4, la pluralidad de particiones puede incluir particiones superiores 312 y particiones inferiores 313, en donde las particiones superiores 312 pueden estar separadas entre sí, cada partición superior 312 puede extenderse oblicuamente desde la superficie del techo del pasaje 311 para el movimiento de gases, y las particiones inferiores 313 pueden disponerse alternadamente a las particiones superiores 312 y cada una extenderse oblicuamente desde la superficie inferior del pasaje 311 para el movimiento de gases.

[0066] Según la estructura interna de los pasajes 311 para el movimiento de gases, aunque la FIG. 4 muestra el flujo de gases de ventilación en solo un pasaje 311 para el movimiento de gases 311 por simplicidad de ilustración, el flujo turbulento se genera de manera notable durante el pasaje de los gases de ventilación por los estrechos pasajes 311 para el movimiento de gases. De acuerdo con lo anterior, la pérdida de calor de los gas de ventilación hacia el túnel de reducción de temperatura 310, es decir, la tasa de transferencia de calor por convección, se incrementa adicionalmente. De acuerdo con ello, el túnel de reducción de temperatura 310 según esta variación puede resultar más ventajoso para reducir la temperatura de los gases de ventilación.

[0067] Las mallas 320 son el componente utilizado para bloquear las chispas a alta temperatura que pueden desplazarse con los gases de ventilación, e incluyen la malla de entrada 320a y la malla de salida 320b para cubrir la entrada y la salida del túnel de reducción de temperatura 310, respectivamente. En el presente documento, «chispas» se refiere a materiales activos desprendidos del electrodo en la batería secundaria 110 o partículas de aluminio fundido. Cuando los gases de ventilación se liberan a la atmósfera, la emisión de chispas a alta temperatura no filtradas del paquete de baterías 10 incrementa significativamente el riesgo de incendios en las estructuras circundantes del paquete de baterías 10 o en los otros paquetes de baterías 10.

[0068] Algunos de los paquetes de baterías convencionales 10 utilizan mallas para impedir la entrada de impurezas o la emisión de chispas. Sin embargo, en muchos casos, las mallas están dañadas, por ejemplo, torsionadas o rasgadas, debido a la presión de los gases de ventilación cuando son expulsados. La presente exposición acopla las mallas 320 a la entrada y salida del túnel de reducción de temperatura 310 para evitar que las mallas 320 resulten dañadas por la fuerte presión de los gases de ventilación cuando son expulsados.

[0069] Por ejemplo, debido a que las mallas 320 están acopladas a la entrada y salida del túnel de reducción de temperatura 310 tal como se muestra en las FIGS. 2 y 3, toda la zona de las mallas 320 puede estar soportada por el túnel de reducción de temperatura 310, que es una estructura metálica, evitando de esta manera la torsión o perforación bajo la presión de los gases de ventilación.

[0070] Cada orificio en la malla de entrada 320a y en la malla de salida 320b puede ser mucho más pequeño que el tamaño de la sección transversal (tamaño del orificio de aire) de los pasajes 311 para el movimiento de gases del túnel de reducción de temperatura 310. De acuerdo con lo anterior, las partículas de chispa ordinarias, que no son de tamaño ultrapequeño, no pueden pasar a través de la malla de entrada 320a o la malla de salida 320b. Las mallas 320 pueden fabricarse en un metal o en un material resistente al fuego (por ejemplo, mica) que no se derrita fácilmente al calor cuando se exponen a temperaturas elevadas por el contacto con la chispa a alta temperatura.

[0071] Por consiguiente, de acuerdo con la unidad de ventilación anti-incendio 300 de la presente realización descrita anteriormente, resulta posible permitir la salida de los gases de ventilación después de reducir la temperatura, a la vez que se evita la emisión de chispas a alta temperatura en caso de que haya gases de ventilación a alta temperatura en el paquete de baterías 10, evitando de esta manera incendios en las estructuras circundantes del paquete de baterías 10 o en el otro paquete de baterías 10.

[0072] A continuación se describirá un paquete de baterías 20 según otra realización de la presente exposición en referencia a las FIGS.5 a 10.

[0073] La FIG. 5 es un diagrama que muestra esquemáticamente los componentes principales del paquete de baterías 20 según otra realización de la presente exposición; la FIG.6 es un diagrama que muestra módulos de batería 100 y una unidad de supresión de transferencia de calor 400 de la FIG.5; la FIG.7 es un diagrama que muestra la estructura de aislamiento térmico y disipación de calor entre los módulos de batería 100 del paquete de batería 20 según otra realización de la presente exposición, y la FIG.8 es una vista en perspectiva que muestra una unidad de ventilación anti-incendio 300A de la FIG.5.

[0074] Números de referencia iguales en la realización anterior indican elementos iguales. Para evitar redundancias, se omite la descripción superpuesta del mismo elemento y la descripción siguiente se realiza en función de la diferencia o diferencias entre la presente realización y la realización anterior.

[0075] El paquete de baterías 20 según otra realización de la presente exposición incluye una pluralidad de unidades de ventilación anti-incendio 300A dispuestas a intervalos predeterminados a lo largo del recorrido de ventilación de gases dentro de la carcasa de paquete 200, y además incluye la unidad de supresión de transferencia de calor 400 para suprimir el movimiento de calor entre los módulos de batería 100.

[0076] Describiendo la unidad de supresión de transferencia de calor 400, la unidad de supresión de transferencia de calor 400 es el componente utilizado para evitar la propagación del calor al módulo de batería adyacente 100 en el caso de una fuga térmica de cualquiera de los módulos de batería 100, y puede incluir una primera almohadilla de aislamiento térmico 410, una primera lámina térmicamente conductora 420, una segunda almohadilla de aislamiento térmico 430, una segunda lámina térmicamente conductora 440 y una tercera almohadilla de aislamiento térmico 450, apiladas en una dirección (dirección del eje X) en ese orden. Tal como se muestra en las figs.5 y 6, la pluralidad de módulos de batería 100 puede estar dispuesta continuamente lado a lado en la dirección del eje X, y cada unidad de supresión de transferencia de calor 400 puede estar situada entre cada dos módulos de batería 100 adyacentes.

[0077] Cada uno de primera almohadilla de aislamiento térmico 410, segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 y tercera almohadilla de aislamiento térmico 450 puede ser una espuma con una estructura porosa, una almohadilla constituida de fibras cerámicas o una película, y puede venir en diversos tamaños y formas según se requiera. La presente realización muestra la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 dividida en dos segundas almohadillas de aislamiento térmico unitarias 430a, 430b, aunque ello se proporciona con fines ilustrativos, y se puede estar contemplada una segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 o tres o más segundas almohadillas de aislamiento térmico 430.

[0078] Además, cada una de primera lámina térmicamente conductora 420 y segunda lámina térmicamente conductora 440 puede ser una película delgada fabricada en un material que presente una conductividad térmica elevada, tal como, por ejemplo, aluminio o grafito.

[0079] Específicamente, tal como se muestra en la FIG. 7, la primera almohadilla de aislamiento térmico 410 puede estar configurada para cubrir el lateral del módulo de batería izquierdo 100 y parte de la superficie superior, la primera lámina térmicamente conductora 420 puede presentar el extremo superior doblado para ajustarse a la primera almohadilla de aislamiento térmico 410, y la superficie del extremo superior de la primera lámina térmicamente conductora 420 puede estar configurada para contactar con la tapa superior 210 de la carcasa de paquete 200, es decir, la superficie superior de la carcasa de paquete 200.

[0080] Además, la tercera almohadilla de aislamiento térmico 450 y la segunda lámina térmicamente conductora 440 pueden ser simétricas a la primera almohadilla de aislamiento térmico 410 y la primera lámina térmicamente conductora 420 con respecto a la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430, respectivamente, y pueden estar configuradas para cubrir el lateral del módulo de batería derecho 100 y parte de la superficie superior.

[0081] De acuerdo con la configuración descrita anteriormente, en caso de fuga térmica del módulo de batería izquierdo 100 mostrado en la FIG.7, el calor del módulo de batería izquierdo 100 se transfiere al módulo de batería derecho 100 a través de cinco etapas (aislamiento térmico primario > dispersión térmica primaria > aislamiento térmico secundario > dispersión térmica secundaria > aislamiento térmico terciario). Es decir, el calor es bloqueado por la primera almohadilla de aislamiento térmico 410, y el calor transferido desde la primera almohadilla de aislamiento térmico 410 se conduce a la carcasa de paquete 200 a través de la primera lámina térmicamente conductora 420. Es decir, el calor de la primera lámina térmicamente conductora 420 se transfiere a la carcasa de paquete 200 que presenta una capacidad térmica mucho mayor. Además, el calor de la primera lámina térmicamente conductora 420 es bloqueado por la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430, y el calor transferido desde la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 se transfiere a la carcasa de paquete 200 a través de la segunda lámina térmicamente conductora 440 y es bloqueado por la tercera almohadilla de aislamiento térmico 450. De acuerdo con lo anterior, debido a que la mayor parte del calor es bloqueado o liberado a la atmósfera a través de las cinco etapas, la cantidad de calor transferido desde el módulo de batería izquierdo 100 hasta el módulo de batería derecho 100 es muy pequeña.

[0082] Además, el paquete de baterías 10 según otra realización de la presente exposición puede incluir los módulos de batería 100, cada uno circundado por las unidades de ventilación anti-incendio 300A, la unidad de supresión de transferencia de calor 400 y la carcasa de paquete 200, para permitir que los gases de ventilación fluyan a lo largo del recorrido específico en la carcasa de paquete 200 en caso de producción de gases de ventilación en el módulo de batería 100.

[0083] Por ejemplo, tal como se muestra en la FIG.5, el recorrido de ventilación de gases puede estar diseñado de tal manera que la parte superior e inferior de la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 contacten con la superficie superior y la superficie inferior de la carcasa de paquete 200, respectivamente, y el extremo trasero (una superficie estrecha orientada verticalmente) de la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 contacte la pared de un lateral de la carcasa de paquete 200 para detener el flujo de los gases de ventilación hacia la parte superior (dirección del eje Z), la parte inferior (dirección del eje -Z), los dos lados (dirección del eje ±X) y el lado trasero (dirección del eje Y) de cada módulo de batería 100 y para permitir que los gases de ventilación fluyan hacia el lado frontal (dirección del eje -Y), se desplacen en la dirección del eje -X a lo largo de un borde de la carcasa de paquete 200 y salgan por el orificio de carcasa 201. En este caso, se puede añadir una barrera W para proteger el lateral del módulo de batería más externo 100 que no está en contacto con el otro módulo de batería 100.

[0084] Además, las unidades de ventilación anti-incendio 300A según otra realización de la presente exposición pueden disponerse a intervalos predeterminados a lo largo del recorrido de ventilación de los gases.

[0085] Preferentemente, para evitar la propagación de chispas a alta temperatura al otro módulo de batería 100 en el caso de la producción de gases de ventilación y chispas en cualquier módulo de batería 100, cada unidad de ventilación anti-incendio 300A puede situarse en el recorrido de los gases de ventilación correspondiente entre cualquier módulo de batería 100 y su módulo de batería adyacente 100.

[0086] En este caso, un lateral de la unidad de ventilación anti-incendio 300A puede contactar con la superficie frontal de la segunda almohadilla de aislamiento térmico 430 y la superficie superior, la superficie inferior y el otro lateral de la unidad de ventilación anti-incendio 300A pueden contactar con la superficie superior, la superficie inferior y la pared en dirección del eje -Y de la carcasa de paquete 200, respectivamente, o pueden estar cubiertos por ellas, para permitir que los gases de ventilación salgan del orificio 201 de la carcasa a través de la unidad de ventilación anti-incendio 300A en caso de producción de gases de ventilación en el módulo de batería 100.

[0087] Tal como se muestra en las FIGS. 8 y 9, la unidad de ventilación anti-incendio 300A según otra realización de la presente exposición puede incluir el túnel de reducción de temperatura 310, la malla de entrada 320a, la malla de salida 320b y un marco exterior 330.

[0088] Es decir, en comparación con la realización anterior, la unidad de ventilación anti-incendio 300A de la presente realización incluye, además, el marco exterior 330 fijado y acoplado al interior de la carcasa de paquete 200.

[0089] Tal como se muestra en la FIG.9, el marco exterior 330 presenta una estructura hueca con dos aberturas, cada una de las cuales se abre a un lado y al otro, y el túnel de reducción de temperatura 310 está ajustado por interferencia en el marco exterior 330 a través de las aberturas. El marco exterior 330 desempeña un papel en la protección del túnel de reducción de temperatura 310 frente a impactos externos. Además, la unidad de ventilación anti-incendio 300A puede fijarse al interior de la carcasa de paquete 200 mediante soportes de acoplamiento (no mostrados) en el lateral exterior del marco exterior o formarse de manera integral y conectar el soporte y la carcasa de paquete 200 con tornillos.

[0090] Además, las mallas 320 pueden estar unidas a las dos aberturas del marco exterior 330 mediante cualquiera de los métodos de atornillado, soldadura y adhesión.

[0091] En otra variación, las mallas 320 pueden estar fijadas y acopladas de manera integral a una de las dos aberturas del marco exterior 330 y acopladas de forma rotativa a la otra abertura. Por ejemplo, tal como se muestra en la FIG.10, el extremo superior de una abertura del marco exterior 330 y el extremo superior de la malla 320 pueden estar conectados con bisagras 333 y la malla 320 puede levantarse para alojar el túnel de reducción de temperatura 310 en el marco exterior 330. Además, después de que el túnel de reducción de temperatura 310 sea alojado en el marco exterior 330, los cierres 335 en el extremo inferior de una abertura del marco exterior 330 pueden encajar en los orificios de bloqueo 334 en el extremo inferior de la malla 320. En este caso, el proceso de ensamblaje de la malla 320 y el marco exterior 330 es más sencillo que el proceso que utiliza tornillos, soldadura y adhesión, por lo que es posible llevar a cabo una tarea de retrabajo más fácilmente en caso de que resulte necesario reemplazar o reparar el túnel de reducción de temperatura 310 o la malla 320 posteriormente.

[0092] La FIG.11 es un diagrama que muestra esquemáticamente los componentes principales de un paquete de baterías 30 según otra realización de la presente exposición.

[0093] Cuando se compara con el paquete de batería 10 de la realización anterior, el paquete de baterías 30 según todavía otra realización de la presente exposición incluye los recorridos de ventilación de gases en los dos bordes laterales en la carcasa de paquete 200 y las unidades de ventilación anti-incendio 300A en cada recorrido de ventilación de gases. Tal como se muestra en la FIG.11, en la presente realización, cuando se produce la ventilación de gases en el módulo de batería 100, se permite que los gases de ventilación fluyan hacia afuera desde el lado frontal (dirección del eje -Y) y el lado trasero (dirección del eje Y) del módulo de batería 100 y se desplacen a lo largo de los dos bordes laterales de la carcasa de paquete 200, por lo que los gases de ventilación pueden ser liberados a la atmósfera más rápidamente que en la realización anterior. De acuerdo con lo anterior, el paquete de baterías 30 según la presente realización puede resultar eficaz para suprimir la propagación del fuego.

[0094] Un sistema de almacenamiento de energía según la presente exposición puede incluir por lo menos un paquete de baterías según la presente exposición. En particular, el sistema de almacenamiento de energía puede incluir una pluralidad de paquetes de baterías según la presente exposición conectados eléctricamente entre sí para presentar una alta capacidad de energía. Por otro lado, el sistema de almacenamiento de energía según la presente exposición puede incluir, además, una variedad de diferentes componentes de sistemas de almacenamiento de energía conocidos en el momento en que se presentó la solicitud. Además, el sistema de almacenamiento de energía puede utilizarse en diversos sitios o dispositivos, por ejemplo, sistemas de redes inteligentes o estaciones de carga eléctrica.

[0095] Por otra parte, los términos que indican direcciones tal como se utilizan en el presente documento, tales como «superior», «inferior», «izquierda», «derecha», «frontal» y «trasero», se utilizan únicamente para facilitar la descripción, y resultará evidente para el experto en la materia que cada término puede cambiar según la posición del elemento indicado o de un observador.

[0096] Aunque la presente exposición ha sido descrita anteriormente en el presente documento con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente exposición no se encuentra limitada a los mismos y resultará evidente para el experto en la materia que se pueden llevar a cabo diversas modificaciones y cambios dentro de los aspectos técnicos de la presente exposición y las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

1. Paquete de baterías (10, 20, 30), que comprende:

por lo menos un módulo de batería (100),

una carcasa de paquete (200) que aloja el módulo de batería (100), y

una unidad de ventilación anti-incendio (300, 300A) situada en un recorrido de ventilación de gases configurado para guiar los gases generados por el módulo de batería (100) hacia el exterior de la carcasa de paquete (200),

en el que la unidad de ventilación anti-incendio (300, 300A) incluye:

un túnel de reducción de temperatura (310), y

una malla (320) configurada para cubrir una entrada y/o una salida del túnel de reducción de temperatura (310),

caracterizado porque:

el túnel de reducción de temperatura (310) está hecho de metal con poros, y

la unidad de ventilación anti-incendio (300, 300A) incluye, además, un marco exterior (330) con una estructura hueca en la que se aloja el túnel de reducción de temperatura (310).

2. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que la malla (320) incluye una malla de entrada (320a) y una malla de salida (320b) para cubrir la entrada y la salida del túnel de reducción de temperatura (310), respectivamente.

3. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que el túnel de reducción de temperatura (310) incluye una pluralidad de pasajes (311) para el movimiento de gases extendidos en una estructura de rejilla.

4. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 3, en el que cada orificio de la malla (320) es más pequeño que el tamaño de la sección transversal de cada pasaje (311) para el movimiento de gases. 5. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 3, en el que cada pasaje (311) para el movimiento de gases incluye una pluralidad de particiones (312, 313), y

en el que la pluralidad de particiones (312, 313) incluye particiones superiores (312) que se extienden oblicuamente desde una superficie del techo del pasaje de gases y están separadas entre sí, y particiones inferiores (312, 313) dispuestas alternadamente con las particiones superiores (312) y que se extienden oblicuamente desde una superficie inferior del pasaje de gases.

6. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que la unidad de ventilación anti-incendio (300, 300A) está unida de forma desmontable a un orificio de carcasa (201) en una pared de la carcasa de paquete (200), en donde el orificio de carcasa (201) forma una salida del recorrido de ventilación de gases.

7. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que hay una pluralidad de unidades de ventilación anti-incendio (300, 300A) y la pluralidad de las unidades de ventilación anti-incendio (300A) está dispuesta a un intervalo predeterminado a lo largo del recorrido de ventilación de gases dentro de la carcasa de paquete (200).

8. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 7, en el que la unidad de ventilación anti-incendio (300, 300A) está dispuesta en el recorrido de ventilación de gases correspondiente a entre cualquiera de los módulos de batería (100) y su módulo de batería (100) contiguo.

9. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que el marco exterior (330) presenta dos aberturas, cada una de las cuales se abre en un lateral y en el lateral opuesto, y

en el que la malla (320) está fijada de manera integral y acoplada a una de las dos aberturas, y acoplada de forma rotativa a la otra abertura.

10. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que el marco exterior (330) está fijado y acoplado a un interior de la carcasa de paquete (200).

11. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 1, en el que por lo menos un módulo de batería (100) incluye dos o más módulos de batería (100) dispuestos de manera consecutiva, y

en el que el paquete de baterías (10, 20, 30) comprende, además, una unidad de supresión de transferencia de calor (400) entre los módulos de batería contiguos (100) para suprimir la transferencia de calor entre los módulos de batería (100).

12. Paquete de baterías (10, 20, 30) según la reivindicación 11, en el que la unidad de supresión de transferencia de calor (400) incluye una primera almohadilla de aislamiento térmico (410), una primera lámina térmicamente conductora (420) hecha de un metal, una segunda almohadilla de aislamiento térmico (430, 430a, 430b), una

segunda lámina térmicamente conductora (440) hecha de un metal y una tercera almohadilla de aislamiento térmico (450), apiladas en una dirección en ese orden, y

en el que la primera lámina térmicamente conductora (420) y la segunda lámina térmicamente conductora (440) están en contacto superficial con una superficie superior de la carcasa de paquete (200).

13. Sistema de almacenamiento de energía que comprende el paquete de baterías (10, 20, 30) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.