具有增强的防火安全特性的电池模块和电池架及其应用制造技术

提供一种具有增强防火安全特性的电池模块及电池架。所述电池模块包含检测电池单元的膨胀的膨胀/压力传感器。所述传感器的输出信号用于暂停含有所述电池模块的电池架/电池系统的操作且防止所述电池模块充电及放电。在实施例中，所述电池模块使用AC转AC电源供应器来提供用于平衡所述电池模块的电池单元的AC频率电力。在实施例中，所述电池架包含在电池单元火灾事件中提供电池冷却以防止所述火灾蔓延及/或重燃的内部水灭火系统。延及/或重燃的内部水灭火系统。延及/或重燃的内部水灭火系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的防火安全特性的电池模块和电池架及其应用
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2021年11月19日申请的美国专利申请案17/531,378、2021年6月17日申请的美国临时专利申请案63/211,732、2021年4月5日申请的美国临时专利申请案63/170,600、2021年3月22日申请的美国临时专利申请案63/164,502、2020年12月15日申请的美国临时专利申请案63/125,958及2020年12月9日申请的美国临时专利申请案63/123,458的权利，所述案中的每一者以宛如下文完全复制的引用方式并入本文中。


[0003]本公开涉及电池储能系统。

技术介绍

[0004]电池储能系统使用大量电池，如果不适当管理，那么其存在火灾隐患。常规电池管理系统通常仅监测电池单元电压及温度。其不监测或指示电池单元的内部状态。电池单元电压及单元温度本身不是可导致电池火灾的单元内部的改变条件/压力的良好指标。

技术实现思路

[0005]本文中所特有的实施例有助于解决或缓解上述问题及与电池存储系统相关的额外缺点。
[0006]在特定情境下，本专利技术的实施例包含具有检测电池单元的膨胀的传感器的电池模块。传感器的输出信号用于暂停含有电池模块的电池架/系统的操作且借此暂停电池单元的充电及放电，直到含有电池单元的电池模块可被替换且电池架/系统经检验以验证其操作安全。
[0007]在实施例中，高频AC电力用作用于平衡电池模块单元的电源。使用高频AC电力容许使用隔离变压器作为单元平衡电路的部分。
[0008]在实施例中，根据本专利技术的电池模块包含收集水且将此水导引到电池模块的板以冷却电池的顶盖。
[0009]在实施例中，根据本专利技术的电池架包含在电池模块之间具有层迭水流的水灭火系统，其在电池单元火灾事件中提供冷却且借此控制及防止电池单元火灾蔓延到相邻单元及架。
[0010]在实施例中，根据本专利技术的电池架包含用于移除气体及/或热且将这些气体及/或热导引到收容电池架的房间、容器、建筑物等外部的排气管。
[0011]下文将参考附图来详细描述本公开的进一步特性及优点及各种实施例的结构及操作。应注意，本公开不受限于本文中所描述的具体实施例。此类实施例在本文中仅供说明。所属领域的相关技术人员将基于本文中所含的教示来明白额外实施例。
附图说明
[0012]除描述及展现本公开中所阐述的各种方面及/或原理之外，附图还与下文详细描述一起说明数个示范性实施例。提供附图及简要描述来使所属领域的一般技术人员能够实践本公开中所阐述的各种方面及/或原理。
[0013]图1说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块。
[0014]图2A说明图1的电池模块的前盖。
[0015]图2B说明其中移除前盖的图1的电池模块。
[0016]图3A说明图1中的电池模块的分解图。
[0017]图3B说明其中安装手柄带的图1的电池模块。
[0018]图4A说明其中移除顶盖的图1的电池模块。
[0019]图4B说明图1的电池模块的膨胀/压力传感器的实例。
[0020]图5说明其中移除顶盖的图1的电池模块的后视图。
[0021]图6说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0022]图7A到B说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0023]图8A到B说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0024]图9A到B说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0025]图10说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0026]图11A说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0027]图11B说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0028]图11C到H说明根据本专利技术的实施例的具有整合膨胀/压力传感器的实例顶部托盘。
[0029]图12A说明可与根据本专利技术的实施例的膨胀/压力传感器一起使用的电路。
[0030]图12B说明可与根据本专利技术的实施例的膨胀/压力传感器一起使用的电路。
[0031]图13说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块。
[0032]图14说明图13中的电池模块的分解图。
[0033]图15说明图13的电池模块的实例膨胀/压力传感器。
[0034]图16说明图13的电池模块的实例膨胀/压力传感器。
[0035]图17说明图13的电池模块的实例膨胀/压力传感器。
[0036]图18说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块。
[0037]图19说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块。
[0038]图20A到B说明根据本专利技术的实施例的实例电池组合件。
[0039]图21说明图19中的电池模块的分解图。
[0040]图22说明根据本专利技术的实施例的其中移除前盖的实例电池模块。
[0041]图23说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块。
[0042]图24A到B说明可用于本专利技术的实施例中的负载单元/量器。
[0043]图25说明可用于本专利技术的实施例中的负载单元/量器。
[0044]图26说明根据本专利技术的实施例的其中移除前盖及顶盖的实例电池模块。
[0045]图27说明可根据本专利技术的实施例来使用的实例膨胀/压力传感器。
[0046]图28是展示图27的传感器的移动如何将应力施加于应变计的图式。
[0047]图29是展示如何依惠斯登(Wheatstone)电桥配置连接传感器的应变计的图式。
[0048]图30是展示用于将应变计的输出转换成串行数字信号的电路的图式。
[0049]图31说明具有两个压力板及八个电池单元的电池模块。
[0050]图32说明附接到电池模块的压力板的膨胀/压力传感器。
[0051]图33说明附接到电池模块的两个压力板的两个外加压力组合件。
[0052]图34说明含具有板片弹簧的整合传感器的外加压力组合件。
[0053]图35说明含具有模具弹簧的整合传感器的外加压力组合件。
[0054]图36说明根据本专利技术的实施例的电池模块的实例中心板及底板的特性。
[0055]图37说明根据本专利技术的实施例的电池模块侧板。
[0056]图38说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块控制器。
[0057]图39说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块控制器。
[0058]图40说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块控制器。
[0059]图41说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块控制器。
[0060]图42说明根据本专利技术的实施例的实例电池模块电源供应器。
[0061]图43说明可用于本专利技术的实施例中的实例单元充电/平衡电路。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池模块，其包括：多个电池单元，每一电池单元与多个侧板中的侧板接触；及传感器，其耦合到所述多个侧板中的至少一者，其中所述传感器经配置以检测所述多个电池单元中的至少一者的膨胀。2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述传感器包括具有圆形或椭圆形形状的第一挠性区段，且其中第一应变计附接到所述第一挠性区段。3.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述第一挠性区段包括金属或塑料中的至少一者。4.根据权利要求2所述的电池模块，其中所述传感器包括第二挠性区段，其中第二应变计附接到所述第二挠性区段，且其中所述第一应变计及所述第二应变计串联电连接。5.根据权利要求1所述的电池模块，其进一步包括：托盘，其与所述电池模块接触，经配置以收集水且将所述水导引向所述多个侧板中的至少一者。6.根据权利要求5所述的电池模块，其进一步包括：内板，其与所述多个电池单元中的一者接触且至少部分延伸到所述电池模块中，其中所述托盘经配置以将水导引到所述内板以冷却所述电池模块。7.根据权利要求1所述的电池模块，其进一步包括：控制器，其经配置以从所述传感器接收输出信号且响应于来自所述传感器的所述输出信号而产生控制信号，其中所述控制信号经配置以引起所述电池模块暂停所述电池模块的所述多个电池单元中的所述至少一者充电及放电。8.根据权利要求1所述的电池模块，其进一步包括：控制器，其经配置以从所述传感器接收输出信号且响应于来自所述传感器的所述输出信号而产生控制信号，其中所述控制信号经配置以引起所述电池模块与电总线电断接。9.根据权利要求7所述的电池模块，其中所述控制器包括经配置以产生具有大于40,000赫兹的AC频率的电输出的电源供应器，且其中来自所述电源供应器的所述电输出经提供到平衡电路，所述平衡电路经配置以平衡所述多个电池单元中的至少两个电池单元的电输入。10.根据权利要求9所述的电池模块，其中所述电源供应器使用至少一个隔离变压器耦合到所述多个电池单元。11.一种电池模块，其包括多个电池组合件，其中每一电池组合件包括：第一电池单元及第二电池单元；内板，其位于所述第一电池单元与所述第二电池单元之间；第一侧板，其与所述第一电池单元接触；第二侧板，其与所述第二电池单元接触；及传感器，其耦合到所述第一侧板或所述第二侧板中的至少一者，其中所述传感器经配置以检测所述第一侧板或所述第二侧板中的至少一者的移动，其中所述移动是由于所述第一电池单元或所述第二电池单元中的至少一者膨胀。12.根据权利要求11所述的电池模块，其中所述传感器包括具有圆形或椭圆形形状的第一挠性区段，且其中第一应变计附接到所述第一挠性区段。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中所述第一挠性区段包括金属或塑料。14.根据权利要求12所述的电池模块，其中所述传感器包括第二挠性区段，其中第二应变计附接到所述第二挠性区段，且其中所述第一应变计及所述第二应变计串联电连接。15.根据权利要求11所述的电池模块，其进一步包括：托盘，其与所述电池模块接触，经配置以收集水且将所述水导引到所述第一侧板及所述第二侧板。16.根据权利要求11所述的电池模块，其进一步包括：托盘，其与所述电池模块接触，经配置以收集水且将水导引到所述内板。17.根据权利要求11所述的电池模块，其进一步包括：控制器，其经配置以从所述传感器接收至少一个输出信号且响应于所述至少一个输出信号而产生控制信号，其中所述控制信号经配置以引起所述电池模块暂停所述电池模块的所述多个电池单元中的至少一者充电及放电。18.根据权利要求11所述的电池模块，其进一步包括：控制器，其经配置以从所述传感器接收至少一个输出信号且响应于所述至少一个输出信号而产生控制信号，其中所述控制信号经配置以引起所述电池模块与电总线电断接。19.根据权利要求17所述的电池模块，其中所述控制器包括经配置以产生具有大于40,000赫兹的AC频率的电输出的电源供应器，且其中来自所述电源供应器的所述电输出经提供到平衡电路，所述平衡电路经配置以平衡所述多个电池组合件的所述多个电池单元中的至少两个电池单元的电输入。20.根据权利要求19所述的电池模块，其中所述电源供应器使用至少一个隔离变压器耦合到所述电池组合件的所述电池单元。21.一种电池架，其包括：多个电池模块，其中每一电池模块包括多个电池单元，每一电池单元与侧板接触，传感器，其耦合到所述侧板且经配置以检测由于电池单元膨胀所致的所述侧板的移动，及电池模块控制器，其经配置以从所述传感器接收输出信号且响应于所述输出信号而产生控制信号，其中所述控制信号经配置以引起所述电池模块暂停所述电池模块的所述多个电池单元充电及放电；及电池架控制器，其具有接触器，其中所述电池架控制器接收所述控制信号且充分断开所述接触器以暂停具有产生所述控制信号的所述电池模块控制器的所述电池模块充电及放电。22.根据权利要求21所述的电池架，其中所述电池模块中的每一者进一步包含：托盘，其与所述电池模块接触，经配置以收集水且将水导引到所述电池模块的所述侧板。23.根据权利要求21所述的电池架，其中所述传感器包括具有圆形或椭圆形形状的挠性区段，且其中应变计附接到所述挠性区段。24.根据权利要求23所述的电池架，其中所述挠性区段包括金属或塑料中的至少一者。25.根据权利要求21所述的电池架，其中所述电池模块控制器包括经配置以产生电输
出的电源供应器，且其中来自所述电源供应器的所述电输出经提供到平...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：伏特如系统有限公司，
类型：发明
国别省市：