Область техники
Варианты осуществления изобретения относятся к области батарей и, в частности, к кожуху батареи, батарее, энергопотребляющему устройству, а также способу и устройству для изготовления батареи.
Уровень техники
Экономия энергии и уменьшение выбросов являются ключевыми факторами для эффективного развития автомобильной промышленности. В этом случае электрические транспортные средства стали важной частью эффективного развития автомобильной промышленности благодаря своим преимуществам применительно к экономии энергии и экологичности. Для электрических транспортных средств технология батарей является важным фактором, связанным с их развитием.
В развитии технологии батарей, в дополнение к улучшению производительности батарей, также нельзя игнорировать вопрос безопасности. Если безопасность батарей нельзя обеспечить, батареи нельзя использовать. Следовательно, повышение безопасности батарей является технической задачей, требующей срочного решения в технологии батарей.
Раскрытие изобретения
Варианты осуществления изобретения обеспечивают кожух батареи, батарею, энергопотребляющее устройство, а также способ и устройство для изготовления батареи, которые могут повысить безопасность батареи.
В первом аспекте предложен кожух батареи, причем кожух содержит: электротехническую камеру, выполненную с возможностью размещения множества батарейных элементов и компонента в виде шины, причем компонент в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов, при этом по меньшей мере один батарейный элемент из множества батарейных элементов содержит механизм сброса давления, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, достигает порогового значения; терморегулирующий компонент, выполненный с возможностью размещения текучей среды для регулировки температур множества батарейных элементов; и камеру сбора, выполненную с возможностью сбора выбросов из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, при приведении в действие механизма сброса давления; при этом терморегулирующий компонент выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры от камеры сбора.
Согласно техническому решению варианта осуществления изобретения электротехническая камера для размещения батарейных элементов отделена терморегулирующим компонентом от камеры сбора для сбора выбросов. При приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейных элементов поступают в камеру сбора, а не в электротехническую камеру, или небольшое количество выбросов поступает в электротехническую камеру, вследствие чего электрическое соединение в электротехнической камере не затрагивается, и, следовательно, может быть повышена безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента; при этом камера сбора дополнительно выполнена с возможностью сбора выбросов терморегулирующего компонента.
При приведении в действие механизма сброса давления терморегулирующий компонент повреждается, и текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента, вследствие чего выбросы из батарейных элементов могут быть охлаждены для уменьшения риска, обусловленного выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры и камеры сбора.
Поскольку терморегулирующий компонент имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры и камеры сбора, выбросы могут быть максимально изолированы от электротехнической камеры, таким образом, уменьшая риск, обусловленный выбросами, и повышая безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух дополнительно содержит оболочку с проемом, терморегулирующий компонент закрывает проем оболочки, и оболочка и терморегулирующий компонент образуют электротехническую камеру.
В некоторых вариантах осуществления изобретения оболочка содержит первую часть и вторую часть, оснащенную проемами в двух противоположных сторонах соответственно, первая часть закрывает проем на одной стороне второй части, и терморегулирующий компонент закрывает проем на другой стороне второй части.
В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух дополнительно содержит: защитный элемент, причем защитный элемент выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента, и защитный элемент и терморегулирующий компонент образуют камеру сбора.
Камера сбора, образованная защитным элементом и терморегулирующим компонентом, может эффективно собирать и амортизировать выбросы и уменьшать риск, обусловленный ими.
В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух дополнительно содержит закрытую оболочку, и терморегулирующий компонент размещен внутри оболочки и делит внутреннюю часть оболочки на электротехническую камеру и камеру сбора.
В некоторых вариантах осуществления изобретения оболочка содержит первую часть и вторую часть, одна сторона второй части оснащена проемом для образования полузакрытой конструкции, терморегулирующий компонент размещен внутри второй части, и первая часть закрывает проем второй части.
В некоторых вариантах осуществления изобретения электротехническая камера изолирована от камеры сбора терморегулирующим компонентом.
Камера сбора не находится в сообщении с электротехнической камерой, и жидкость или газ и т.д. в камере сбора не может поступать в электротехническую камеру, вследствие чего электротехническая камера может быть лучше защищена.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент оснащен ослабленной зоной, и ослабленная зона выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, проходят через ослабленную зону и поступают в камеру сбора.
Терморегулирующий компонент оснащен ослабленной зоной, вследствие чего при приведении в действие механизма сброса давления выбросы могут проходить через ослабленную зону и поступать в камеру сбора, таким образом, предотвращая поступление выбросов в электротехническую камеру; и также можно обеспечить изолирование электротехнической камеры от камеры сбора, когда механизм сброса давления не приведен в действие, таким образом, предотвращая поступление веществ в камере сбора в электротехническую камеру.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ослабленная зона расположена напротив механизма сброса давления. Таким образом, при приведении в действие механизма сброса давления выбросы могут непосредственно воздействовать на ослабленную зону и открывать ее.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент оснащен углублением, расположенным напротив механизма сброса давления, и нижняя стенка углубления образует ослабленную зону.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления выполнен на первой стенке батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, первая стенка прикреплена к терморегулирующему компоненту, и углубление размещено на поверхности терморегулирующего компонента, обращенной к первой стенке.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент содержит первую теплопроводную пластину и вторую теплопроводную пластину, первая теплопроводная пластина находится между первой стенкой и второй теплопроводной пластиной и прикреплена к первой стенке, первый участок первой теплопроводной пластины углублен в направлении второй теплопроводной пластины для образования углубления, и первый участок соединен со второй теплопроводной пластиной.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый участок оснащен первым сквозным отверстием, и радиальный размер первого сквозного отверстия меньше радиального размера углубления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения толщина второй теплопроводной пластины, которая соответствует первому сквозному отверстию, меньше толщины второй теплопроводной пластины в других участках. Таким образом, ослабленная зона легче повреждается выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ослабленная зона имеет толщину, которая меньше или равна 3 мм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ослабленная зона имеет более низкую температуру плавления, чем остальная часть терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения материал ослабленной зоны имеет температуру плавления ниже 400°С.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть терморегулирующего компонента вокруг ослабленной зоны выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения боковая поверхность углубления выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента.
В случае использования углубления, при приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента устремляются в углубление. Поскольку нижняя стенка углубления является относительно слабой, выбросы повредят нижнюю стенку углубления и попадут в камеру сбора. Кроме того, выбросы, устремляющиеся в углубление, также расплавляют боковую поверхность углубления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента, тем самым охлаждая горячие выбросы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальный размер углубления постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма сброса давления. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения углубление выполнено как камера обхода для обеспечения открытия механизма сброса давления при приведении в действие механизма сброса давления.
Камера обхода обеспечивает пространство деформации для механизма сброса давления, вследствие чего механизм сброса давления деформируется в направлении в направлении терморегулирующего компонента и растрескивается.
В некоторых вариантах осуществления изобретения глубина углубления зависит от размера механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения углубление имеет глубину больше 1 мм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения площадь проема углубления зависит от площади механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения соотношение площади проема углубления и площади механизма сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
В некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере часть механизма сброса давления выступает наружу от первой стенки, и камера обхода выполнена с возможностью размещения по меньшей мере части механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть первой стенки вокруг механизма сброса давления выступает наружу, и камера обхода выполнена с возможностью размещения выступающей наружу части первой стенки вокруг механизма сброса давления.
Таким образом, первая стенка батарейного элемента может быть плотно прикреплена к поверхности терморегулирующего компонента, что способствует фиксации батарейного элемента, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, при приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента могут быть выпущены в направлении камеры обхода и в сторону от батарейного элемента, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент оснащен вторым сквозным отверстием, и второе сквозное отверстие выполнено таким образом, что выбросы из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, способны поступать в камеру сбора через второе сквозное отверстие при приведении в действие механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения второе сквозное отверстие расположено напротив механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть терморегулирующего компонента вокруг второго сквозного отверстия выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения стенка с отверстием второго сквозного отверстия выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента.
При приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента устремляются во второе сквозное отверстие. Поскольку выбросы имеют высокое давление и высокую температуру, выбросы дополнительно расплавляют стенку с отверстием второго сквозного отверстия при прохождении через второе сквозное отверстие, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента, тем самым охлаждая выбросы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальный размер второго сквозного отверстия постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма сброса давления. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения площадь проема второго сквозного отверстия зависит от площади механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения соотношение площади проема второго сквозного отверстия и площади механизма сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления размещен на первой стенке батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, первая стенка прикреплена к терморегулирующему компоненту, по меньшей мере часть механизма сброса давления выступает наружу от первой стенки, и второе сквозное отверстие выполнено с возможностью размещения по меньшей мере части механизма сброса давления.
Таким образом, первая стенка батарейного элемента может быть плотно прикреплена к поверхности терморегулирующего компонента, что способствует фиксации батарейного элемента, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, при приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента могут быть выпущены в направлении второго сквозного отверстия и в сторону от батарейного элемента, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления размещен на первой стенке батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, первая стенка прикреплена к терморегулирующему компоненту, часть первой стенки вокруг механизма сброса давления выступает наружу, и второе сквозное отверстие выполнено с возможностью размещения выступающей наружу части первой стенки вокруг механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления размещен на первой стенке батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, и вторая стенка батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, оснащена электродными выводами и отличается от первой стенки.
Механизм сброса давления и электродные выводы размещены на разных стенках батарейного элемента, вследствие чего при приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента могут быть больше отдалены от электродных выводов, что тем самым уменьшает воздействие выбросов на электродные выводы и компонент в виде шины и, следовательно, повышает безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая стенка расположена напротив первой стенки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления представляет собой чувствительный к температуре механизм сброса давления, выполненный с возможностью расплавления, когда внутренняя температура батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, достигает порогового значения; и/или механизм сброса давления представляет собой чувствительный к давлению механизм сброса давления, выполненный с возможностью растрескивания, когда внутреннее давление батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, достигает порогового значения.
Во втором аспекте предложена батарея, содержащая: множество батарейных элементов, причем по меньшей мере один батарейный элемент из множества батарейных элементов содержит механизм сброса давления, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, достигает порогового значения; компонент в виде шины, выполненный с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов; и кожух, предложенный в первом аспекте.
В третьем аспекте предложено энергопотребляющее устройство, содержащее батарею, предложенную во втором аспекте.
В некоторых вариантах осуществления изобретения энергопотребляющее устройство представляет собой транспортное средство, корабль или космический аппарат.
В четвертом аспекте предложен способ изготовления батареи, причем способ включает в себя: обеспечение наличия множества батарейных элементов, причем по меньшей мере один батарейный элемент из множества батарейных элементов содержит механизм сброса давления, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, достигает порогового значения; обеспечение наличия компонента в виде шины, причем компонент в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов; обеспечение наличия кожуха, причем кожух содержит: электротехническую камеру; терморегулирующий компонент, выполненный с возможностью размещения текучей среды; и камеру сбора; при этом терморегулирующий компонент способен изолирует электротехническую камеру от камеры сбора; и размещение множества батарейных элементов и компонента в виде шины в электротехническом ящике, при этом камера сбора способна собирать выбросы из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, при приведении в действие механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента; камера сбора дополнительно собирает выбросы из терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры и камеры сбора.
В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух дополнительно содержит оболочку с проемом, терморегулирующий компонент закрывает проем оболочки, и оболочка и терморегулирующий компонент образуют электротехническую камеру.
В некоторых вариантах осуществления изобретения кожух дополнительно содержит: защитный элемент, причем защитный элемент выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента, и защитный элемент и терморегулирующий компонент образуют камеру сбора.
В пятом аспекте предложено устройство для изготовления батареи, причем устройство содержит модули для исполнения способа, предложенного в вышеприведенном четвертом аспекте.
Прилагаемые графические материалы, описанные в настоящем документе, предназначены для обеспечения дополнительного понимания настоящей заявки и составляют часть настоящей заявки. Иллюстративные варианты осуществления изобретения и их описание предназначены для пояснения настоящей заявки и не представляют собой ненадлежащее ограничение настоящей заявки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показано транспортное средство согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 схематично показана конструкция батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 3 схематично показана конструкция батарейного модуля согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 4 показан покомпонентный вид батарейного элемента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 5 показан покомпонентный вид батарейного элемента согласно другому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 6-11 схематично показаны конструкции кожухов согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 12 схематично показана ослабленная зона терморегулирующего компонента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 13 схематично показано углубление терморегулирующего компонента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 14a схематично показан вид сверху кожуха батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 14b схематично показан кожух по фиг. 14a в поперечном разрезе вдоль линии A-A;
на фиг. 14c показана в увеличенном масштабе часть B кожуха по фиг. 14b;
на фиг. 15a схематично показан на виде в перспективе терморегулирующий компонент согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 15b схематично показан терморегулирующий компонент по фиг. 15a в поперечном разрезе по линии A-A;
на фиг. 15c показан покомпонентный вид терморегулирующего компонента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 16 схематично показана камера обхода терморегулирующего компонента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 17 схематично показано сквозное отверстие терморегулирующего компонента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 18 схематично показана конструкция батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 19 показан покомпонентный вид батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 20 показана блок-схема способа изготовления батареи согласно варианту осуществления изобретения; и
на фиг. 21 показана блок-схема устройства для изготовления батареи согласно варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества вариантов осуществления изобретения более понятными, технические решения в вариантах осуществления изобретения будут ясно описаны ниже со ссылкой на графические материалы для вариантов осуществления изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой некоторые, а не все варианты осуществления изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные без творческих усилий специалистом в данной области техники на основании вариантов осуществления изобретения, должны входить в объем правовой охраны настоящей заявки.
Если не определено иное, то все технические и научные термины, используемые в настоящей заявке, имеют такое же значение, что и термины, обычно понятные специалистам в области техники, к которой относится настоящая заявка. Термины, используемые в описании настоящей заявки, служат исключительно для цели описания конкретных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения настоящей заявки. Предполагается, что слова «содержащий» и «имеющий» и их любые вариации в описании и формуле изобретения настоящей заявки, а также в вышеприведенном описании прилагаемых графических материалов охватывают неисключительные включения. Слова «первый», «второй» и т.п. в описании и формуле изобретения настоящей заявки, а также в указанных выше графических материалах используются для разграничения разных объектов, а не для описания конкретного порядка или отношения «основной-вспомогательный».
Выражение «варианты осуществления», используемое в настоящей заявке, означает, что описания конкретных признаков, конструкций и характеристик в сочетании с вариантами осуществления включены в по меньшей мере один вариант осуществления изобретения. Выражение в разных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления или к отдельному или альтернативному варианту осуществления, исключающему другой вариант осуществления. Специалистам в данной области техники понятно, явным и неявным образом, что вариант осуществления, описанный в настоящей заявке, может быть объединен с другим вариантом осуществления.
Следует отметить, что в описании настоящей заявки, если явным образом не указано и определено иначе, слова «устанавливать», «соединять», «соединение» и «прикрепление» необходимо понимать в широком смысле, например, они могут обозначать неподвижное соединение, разъемное соединение или интегрированное соединение; могут обозначать прямое соединение, а также могут обозначать непрямое соединение через промежуточный элемент или могут обозначать связь между внутренними частями двух элементов. Специалист в данной области техники может понимать конкретные значения вышеприведенных слов в настоящей заявке согласно конкретным обстоятельствам.
В настоящей заявке термин «и/или» является лишь отношением ассоциации, описывающим связанные объекты, что означает возможное наличие трех отношений, например, A и/или B могут представлять три ситуации: существует только A; существует как A, так и B; и существует только B. Кроме того, символ «/» в настоящей заявке в целом указывает на то, что связанные объекты до и после этого символа находятся в отношении «или».
В настоящей заявке выражение «множество» означает два или больше (включая два), подобным образом, «множество групп» означает две или больше групп (включая две группы), и «множество листов» означает два или больше листов (включая два листа).
В настоящей заявке батарейный элемент может содержать литий-ионную вторичную батарею, литий-ионную первичную батарею, литий-серную батарею, натрий/литий-ионную батарею, натрий-ионную батарею или магний-ионную батарею и т.д., что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Батарейный элемент может иметь цилиндрическую, плоскую, кубовидную или другую форму, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Батарейный элемент, как правило, разделен на три типа согласно способу упаковки: цилиндрический батарейный элемент, призматический батарейный элемент и пакетный батарейный элемент, что не ограничено вариантами осуществления изобретения.
Батарея, упомянутая в вариантах осуществления изобретения, относится к единственному физическому модулю, содержащему один или несколько батарейных элементов для обеспечения более высоких напряжения и емкости. Например, батарея, упомянутая в настоящей заявке, может содержать батарейный модуль или батарейный блок и т.д. Батарея обычно содержит кожух для заключения одного или нескольких батарейных элементов. Кожух может предотвращать воздействие жидкости или других инородных тел на зарядку или разрядку батарейного элемента.
Батарейный элемент содержит электродный узел и раствор электролита, и электродный узел состоит из положительного листового электрода, отрицательного листового электрода и изоляционной пленки. Работа батарейного элемента в целом основана на перемещении ионов металла между положительным листовым электродом и отрицательным листовым электродом. Положительный листовой электрод содержит токоприемник положительного электрода и слой активного материала положительного электрода. Слой активного материала положительного электрода образует покрытие на поверхности токоприемника положительного электрода, и токоприемник, не покрытый слоем активного материала положительного электрода, выступает от токоприемника, покрытого слоем активного материала положительного электрода, и используется в качестве контактного вывода положительного электрода. Рассматривая в качестве примера литий-ионную батарею, материалом токоприемника положительного электрода может быть алюминий, и активным материалом положительного электрода могут быть оксиды лития-кобальта, литий-железо-фосфат, тройной литий или манганат лития и т.д. Отрицательный листовой электрод содержит токоприемник отрицательного электрода и слой активного материала отрицательного электрода. Слой активного материала отрицательного электрода образует покрытие на поверхности токоприемника отрицательного электрода, и токоприемник, не покрытый слоем активного материала отрицательного электрода, выступает от токоприемника, покрытого слоем активного материала отрицательного электрода, и используется в качестве контактного вывода отрицательного электрода. Материалом токоприемника отрицательного электрода может быть медь, и активным материалом отрицательного электрода может быть углерод или кремний и т.д. Чтобы предотвратить оплавление при прохождении тока большой силы, имеется множество контактных выводов положительного электрода, собранных вместе, и имеется множество контактных выводов отрицательного электрода, собранных вместе. Материалом изоляционной пленки может быть полипропилен или полиэтилен и т.д. Кроме этого, электродный узел может иметь спиральную структуру или многослойную структуру, и варианты осуществления изобретения не ограничены этим.
С развитием технологии батарей необходимо учитывать много факторов проектирования, таких как удельная энергия, предельное количество циклов, разрядная емкость, время до полной зарядки или разрядки и другие параметры производительности. Кроме этого, также необходимо учитывать безопасность батареи.
Применительно к батарейному элементу, основные угрозы безопасности происходят из процессов зарядки и разрядки, и также необходимо подходящее проектирование с учетом окружающей температуры. Чтобы эффективно избегать ненужных потерь, по меньшей мере тройные меры защиты обычно используют для батарейного элемента. В частности, меры защиты предусматривают по меньшей мере переключающий элемент, надлежащим образом выбранный материал изоляционной пленки и механизм сброса давления. Переключающий элемент относится к элементу, который может останавливать зарядку или разрядку батареи, когда температура или сопротивление в батарейном элементе достигает определенного порогового значения. Изоляционная пленка выполнена с возможностью изолирования положительного листового электрода от отрицательного листового электрода и может автоматически устранять микропоры размером с микрон (или даже наноразмерные), прикрепленные к изоляционной пленке, когда температура повышается до определенного значения, таким образом предотвращая прохождение ионов металла через изоляционную пленку и прекращая внутреннюю реакцию батарейного элемента.
Механизм сброса давления относится к элементу или компоненту, который приводится в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает предопределенного порогового значения. Проектировка порогового значения варьируется согласно разным требованиям к проектировке. Пороговое значение может зависеть от материала одного или нескольких из положительного листового электрода, отрицательного листового электрода, раствора электролита и изоляционной пленки в батарейном элементе. Механизм сброса давления может быть выполнен в виде противовзрывного клапана, воздушного клапана, клапана сброса давления или предохранительного клапана и т.д. и, в частности, может содержать чувствительный к давлению или чувствительный к температуре элемент или конструкцию. То есть, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает предопределенного порогового значения, механизм сброса давления выполняет действие, или ослабленная конструкция, обеспеченная в механизме сброса давления, повреждается, тем самым образуя проем или канал для снижения внутреннего давления или температуры.
«Приведение в действие», упомянутое в настоящей заявке, означает, что механизм сброса давления действует или активируется в определенное состояние, вследствие чего внутреннее давление и температура батарейного элемента могут быть снижены. Действие, выполняемое механизмом сброса давления, может включать, но без ограничения, следующее: растрескивание, разрушение, разрыв или открытие и т.д. по меньшей мере части механизма сброса давления. При приведении в действие механизма сброса давления вещества с высокой температурой и высоким давлением внутри батарейного элемента выпускаются наружу в виде выбросов из положения приведения в действие. Таким образом, давление и температура в батарейном элементе могут быть снижены до контролируемых давления или температуры, тем самым избегая потенциально более серьезных аварийных ситуаций.
Выбросы из батарейного элемента, упомянутые в настоящей заявке, без ограничения включают: раствор электролита, растворенные или расколотые положительный и отрицательный листовые электроды, фрагменты изоляционной пленки, газ с высокой температурой и под высоким давлением, выработанный посредством реакции, пламя и т.д.
Механизм сброса давления на батарейном элементе оказывает большое воздействие на безопасность батареи. Например, когда возникает короткое замыкание, избыточный заряд и другие явления, они могут привести к тепловому пробою внутри батарейного элемента, который приводит к резкому росту давления или температуры. В этом случае внутреннее давление и температура могут быть снижены путем отведения наружу посредством приведения в действие механизма сброса давления, чтобы предотвратить взрыв и возгорание батарейного элемента.
В текущих конструкторских решениях механизма сброса давления главной задачей является снижение высокого давления и высокой температуры внутри батарейного элемента, т.е. выпуск выбросов наружу от батарейного элемента. Однако для обеспечения выходного напряжения или силы тока батареи часто требуется множество батарейных элементов, электрически соединенных друг с другом посредством компонента в виде шины. Выбросы, выпущенные из внутренней части батарейного элемента, могут привести к короткому замыканию других батарейных элементов. Например, когда выпущенные металлические обломки электрически соединяют два компонента в виде шины, может произойти короткое замыкание батареи, представляя тем самым потенциальную угрозу безопасности. Кроме этого, выбросы с высокой температурой и под высоким давлением выпускаются в направлении механизма сброса давления, обеспеченного в батарейном элементе, и, в частности, могут быть выпущены в направлении участка, где приводится в действие механизм сброса давления. Сила и разрушительное действие таких выбросов могут быть значительными или даже могут быть достаточными для прорыва сквозь одну или несколько конструкций в этом направлении, вызывая дополнительные проблемы с безопасностью.
Учитывая это, настоящая заявка обеспечивает техническое решение, в котором внутренняя часть кожуха батареи разделена терморегулирующим компонентом на электротехническую камеру для размещения батарейных элементов и камеру сбора для сбора выбросов. При приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента поступают в камеру сбора, но не поступают в электротехническую камеру, или лишь небольшое количество выбросов поступает в электротехническую камеру, благодаря чему уменьшается воздействие выбросов на компонент в виде шины в электротехнической камере, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи. Кроме этого, поскольку выбросы из батарейного элемента собираются камерой сбора, выбросы с высокой температурой и под высоким давлением амортизируются, и давление и температура выбросов уменьшаются. Это уменьшает разрушительное действие выбросов на другие конструкции, тем самым дополнительно повышая безопасность батареи.
Терморегулирующий компонент выполнен с возможностью размещения текучей среды для регулировки температур множества батарейных элементов. В этом случае текучая среда может представлять собой жидкость или газ, и регулировка температуры означает нагревание или охлаждение множества батарейных элементов. В случае охлаждения или понижения температур батарейных элементов, терморегулирующий компонент выполнен с возможностью размещения охлаждающей текучей среды для понижения температур множества батарейных элементов. В этом случае терморегулирующий компонент также может называться охлаждающим компонентом, охлаждающей системой или охлаждающей пластиной и т.д. Текучая среда, размещенная терморегулирующим компонентом, также может называться охлаждающей средой или охлаждающей текучей средой и, в частности, может называться охлаждающей жидкостью или охлаждающим газом. Кроме этого, терморегулирующий компонент также может использоваться для нагревания с целью повышения температур множества батарейных элементов, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Необязательно текучая среда может течь циркулирующим образом для достижения лучших результатов регулировки температуры. Необязательно текучая среда может представлять собой воду, смесь воды и этиленгликоля или воздух и т.д.
Электротехническая камера выполнена с возможностью размещения множества батарейных элементов и компонента в виде шины. Электротехническая камера может быть герметичной или негерметичной. Электротехническая камера обеспечивает пространство установки для батарейных элементов и компонента в виде шины. В некоторых вариантах осуществления конструкция, выполненная с возможностью фиксации батарейных элементов, также может быть обеспечена в электротехнической камере. Форма электротехнической камеры может быть определена в соответствии с множеством батарейных элементов и компонентом в виде шины, которые размещены в ней. В некоторых вариантах осуществления электротехническая камера может представлять собой куб с шестью стенками. Поскольку батарейные элементы в электротехнической камере образуют более высокое выходное напряжение посредством электрического соединения, электротехническая камера также может называться «высоковольтной камерой».
Компонент в виде шины выполнен с возможностью реализации электрического соединения между множеством батарейных элементов, такого как параллельное соединение, последовательное соединение или последовательно-параллельное соединение. Компонент в виде шины может реализовывать электрическое соединение между батарейными элементами путем соединения электродных выводов батарейных элементов. В некоторых вариантах осуществления компонент в виде шины может быть зафиксирован на электродных выводах батарейных элементов посредством сварки. Аналогично «высоковольтной камере», электрическое соединение, образованное компонентом в виде шины, также может называться «высоковольтным соединением».
Камера сбора выполнена с возможностью сбора выбросов и может быть герметичной или негерметичной. В некоторых вариантах осуществления камера сбора может содержать воздух или другой газ. В камере сбора нет электрического соединения с выходным напряжением. Аналогично «высоковольтной камере», камера сбора также может называться «низковольтной камерой». Необязательно или дополнительно камера сбора также может содержать жидкость, такую как охлаждающая среда, или компонент для размещения жидкости также может быть обеспечен в камере сбора для дальнейшего охлаждения выбросов, поступающих в камеру сбора. Кроме этого, необязательно газ или жидкость в камере сбора течет циркулирующим образом.
Все технические решения, описанные в вариантах осуществления изобретения, применимы в различных устройствах, использующих батареи, таких как мобильные телефоны, портативные устройства, ноутбуки, электромобили, электронные игрушки, электрические инструменты, электрические транспортные средства, корабли и космические летательные аппараты. Например, космические летательные аппараты включают самолеты, ракеты, космические челноки, космические корабли и т.д.
Следует понимать, что технические решения, описанные в вариантах осуществления изобретения, не только применимы к вышеприведенным устройствам, но также применимы ко всем устройствам, использующим батареи. Однако в целях краткости следующие варианты осуществления используют электрические транспортные средства в качестве примера для описания.
Например, на фиг. 1 схематично показана конструкция транспортного средства 1 согласно варианту осуществления изобретения. Транспортное средство 1 может представлять собой транспортное средство, работающее на топливе, транспортное средство, работающее на газе, или транспортное средство, работающее на новых видах энергии. Транспортное средство, работающее на новых видах энергии, может представлять собой электрическое транспортное средство, работающее от батареи, гибридное транспортное средство, или транспортное средство с увеличенным запасом хода, или т.п. Двигатель 40, контроллер 30 и батарея 10 могут быть обеспечены внутри транспортного средства 1, и контроллер 30 выполнен с возможностью управления батареей 10 для подачи энергии двигателю 40. Например, батарея 10 может быть обеспечена в нижней части, или в передней части, или в задней части транспортного средства 1. Батарея 10 может быть выполнена с возможностью подачи энергии транспортному средству 1. Например, батарея 10 может использоваться в качестве рабочего источника энергии транспортного средства 1 и используется для электрической системы транспортного средства 1, например, для подачи требуемой рабочей энергии транспортному средству 1 во время запуска, навигации и эксплуатации. В другом варианте осуществления изобретения батарея 10 может использоваться не только в качестве рабочего источника энергии транспортного средства 1, но также в качестве источника энергии привода транспортного средства 1, заменяя или частично заменяя топливо или природный газ для обеспечения энергии привода для транспортного средства 1.
Чтобы соответствовать разным требованиям к энергии, батарея может содержать множество батарейных элементов, при этом множество батарейных элементов могут образовывать параллельное соединение, последовательное соединение или последовательно-параллельное соединение. Последовательно-параллельное соединение относится к комбинации последовательного соединения и параллельного соединения. Батарея также может называться батарейным блоком. Необязательно множество батарейных элементов могут быть сначала соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для образования батарейных модулей, а затем несколько батарейных модулей соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для образования батареи. То есть множество батарейных элементов могут непосредственно образовывать батарею или сначала могут образовывать батарейные модули, а затем батарейные модули образуют батарею.
Например, как показано на фиг. 2, которая является схематическим структурным изображением батареи 10 согласно варианту осуществления изобретения, батарея 10 может содержать множество батарейных элементов 20. Батарея 10 может дополнительно содержать кожух (или оболочку), внутренняя часть которого (которой) представляет собой полую конструкцию, и множество батарейных элементов 10 размещены в кожухе. Как показано на фиг. 2, кожух может содержать две части, которые называются первой частью 111 и второй частью 112 соответственно, и первая часть 111 и вторая часть 112 скреплены вместе. Формы первой части 111 и второй части 112 могут быть определены в соответствии с формой объединенного множества батарейных элементов 20, и каждая из первой части 111 и второй части 112 может иметь проем. Например, каждая из первой части 111 и второй части 112 может представлять собой полый кубоид, и каждая из них имеет только одну поверхность с проемом, и проем первой части 111 расположен напротив проема второй части 112. Первая часть 111 и вторая часть 112 скреплены друг с другом так, чтобы образовывать кожух с закрытой камерой. Множество батарейных элементов 20 объединены посредством параллельного соединения, или последовательного соединения, или последовательно-параллельного соединения, а затем помещены в кожух, образованный скреплением первой части 111 со второй частью 112.
Необязательно батарея 10 может также содержать другие конструкции, которые не будут подробно описаны в настоящем документе. Например, батарея 10 может также содержать компонент в виде шины. Компонент в виде шины выполнен с возможностью реализации электрического соединения между множеством батарейных элементов 20, такого как параллельное соединение, последовательное соединение или последовательно-параллельное соединение. В частности, компонент в виде шины может реализовывать электрическое соединение между батарейными элементами 20 путем соединения электродных выводов батарейных элементов 20. Кроме того, компонент в виде шины может быть зафиксирован на электродных выводах батарейных элементов 20 посредством сварки. Электрическая энергия множества батарейных элементов 20 может быть передана дальше через электропроводящий механизм, проходящий через кожух. Необязательно электропроводящий механизм также может относиться к компоненту в виде шины.
В соответствии с разными требованиями к энергии можно задать любое количество батарейных элементов 20. Множество батарейных элементов 20 могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для реализации более высокой емкости или мощности. Поскольку много батарейных элементов 20 могут содержаться в каждой батарее 10, батарейные элементы 20 могут быть расположены группами для удобства установки, и каждая группа батарейных элементов 20 составляет батарейный модуль. Количество батарейных элементов 20, содержащихся в батарейном модуле, не ограничено и может быть задано согласно необходимости. Например, на фиг. 3 показан пример батарейного модуля. Батарея может содержать множество батарейных модулей, и эти батарейные модули могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно. На фиг. 4 представлено схематическое структурное изображение батарейного элемента 20 согласно варианту осуществления изобретения. Батарейный элемент 20 содержит один или несколько электродных узлов 22, корпус 211 и закрывающую пластину 212. Система координат, показанная на фиг. 4, является такой же, как и на фиг. 3. Корпус 211 и закрывающая пластина 212 образуют оболочку или батарейный ящик 21. Каждое из стенки корпуса 211 и закрывающей пластины 212 считается стенкой батарейного элемента 20. Форма корпуса 211 соответствует форме одного или нескольких электродных узлов 22 после объединения. Например, корпус 211 может представлять собой полый кубоид, или куб, или цилиндр, и одна поверхность корпуса 211 имеет проем, вследствие чего один или несколько электродных узлов 22 могут быть помещены в корпус 211. Например, когда корпус 211 представляет собой полый кубоид или куб, одна плоскость корпуса 211 представляет собой поверхность с проемом, т.е. плоскость не имеет стенки, вследствие чего пространства внутри и снаружи корпуса 211 находятся в сообщении друг с другом. Когда корпус 211 представляет собой полый цилиндр, торцевая поверхность корпуса 211 представляет собой поверхность с проемом, т.е. торцевая поверхность не имеет стенки, вследствие чего пространства внутри и снаружи корпуса 211 находятся в сообщении друг с другом. Закрывающая пластина 212 закрывает проем и соединена с корпусом 211 для образования закрытой полости, в которую помещен электродный узел 22. Корпус 211 заполнен электролитом, таким как раствор электролита.
Батарейный элемент 20 может дополнительно содержать два электродных вывода 214, и два электродных вывода 214 могут быть выполнены на закрывающей пластине 212. Закрывающая пластина 212 в общем имеет форму плоской пластины, и два электродных вывода 214 зафиксированы на поверхности плоской пластины, представляющей собой закрывающую пластину 212. Два электродных вывода 214 представляют собой положительный электродный вывод 214a и отрицательный электродный вывод 214b соответственно. Каждый электродный вывод 214 соответствующим образом оснащен соединительным элементом 23, также называемым токоприемным элементом 23, который находится между закрывающей пластиной 212 и электродным узлом 22 и выполнен с возможностью электрического соединения электродного узла 22 с электродным выводом 214.
Как показано на фиг. 4, каждый электродный узел 22 имеет первый контактный вывод 221a электрода и второй контактный вывод 222a электрода. Первый контактный вывод 221a электрода и второй контактный вывод 222a электрода имеют противоположные полярности. Например, когда первый контактный вывод 221a электрода является положительным контактным выводом электрода, второй контактный вывод 222a электрода является отрицательным контактным выводом электрода. Первый контактный вывод 221a электрода одного или нескольких электродных узлов 22 соединен с одним электродным выводом посредством одного соединительного элемента 23, и второй контактный вывод 212a электрода одного или нескольких электродных узлов 22 соединен с другим электродным выводом посредством другого соединительного элемента 23. Например, положительный электродный вывод 214a соединен с положительным контактным выводом электрода посредством одного соединительного элемента 23, и отрицательный электродный вывод 214b соединен с отрицательным контактным выводом электрода посредством другого соединительного элемента 23.
В этом батарейном элементе 20 согласно фактическим эксплуатационным требованиям может находиться один или множество электродных узлов 22. Как показано на фиг. 4, четыре отдельных электродных узла 22 находятся в батарейном элементе 20.
Схематичная конструкция батарейного элемента 20, содержащего механизм 213 сброса давления, согласно другому варианту осуществления изобретения показана на фиг. 5.
Корпус 211, закрывающая пластина 212, электродный узел 22 и соединительный элемент 23 на фиг. 5 сопоставимы с корпусом 211, закрывающей пластиной 212, электродным узлом 22 и соединительным элементом 23 на фиг. 4 и не будут повторно описаны в настоящем документе для краткости.
Одна стенка батарейного элемента 20, такая как первая стенка 21a, показанная на фиг. 5, может быть дополнительно оснащена механизмом 213 сброса давления. Для удобства отображения первая стенка 21a отделена от корпуса 211 на фиг. 5, но это не означает, что нижняя сторона корпуса 211 имеет проем. Механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20 достигает порогового значения.
Механизм 213 сброса давления может представлять собой часть первой стенки 21a или отделен от первой стенки 21a и зафиксирован на первой стенке 21a посредством, например, сварки. Когда механизм 213 сброса давления представляет собой часть первой стенки 21a, например, механизм 213 сброса давления может быть образован путем обеспечения выемки на первой стенке 21a, и толщина первой стенки 21a, которая соответствует выемке, меньше толщины в других участках механизма 213 сброса давления, кроме выемки. Выемка представляет собой самое слабое место механизма 213 сброса давления. Когда лишний газ, выработанный батарейным элементом 20, приводит к тому, что внутреннее давление корпуса 211 повышается и достигает порогового значения, или внутренняя температура батарейного элемента 20 повышается и достигает порогового значения из-за тепла, вырабатываемого внутренней реакцией батарейного элемента 20, механизм 213 сброса давления может растрескиваться в месте выемки, что приводит к сообщению между пространствами внутри и снаружи корпуса 211. Давление и температура газа снижаются путем отведения наружу через трещину в механизме 213 сброса давления, тем самым предотвращая взрыв батарейного элемента 20.
Необязательно в варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 5, в случае когда механизм 213 сброса давления выполнен на первой стенке 21a батарейного элемента 20, вторая стенка батарейного элемента 20 оснащена электродными выводами 214 и отличается от первой стенки 21a.
Необязательно вторая стенка расположена напротив первой стенки 21a. Например, первая стенка 21a может быть нижней стенкой батарейного элемента 20, и вторая стенка может быть верхней стенкой батарейного элемента 20, т.е. закрывающей пластиной 212.
Необязательно, как показано на фиг. 5, батарейный элемент 20 также может содержать опорную пластину 24. Опорная пластина 24 находится между электродным узлом 22 и нижней стенкой корпуса 211, может поддерживать электродный узел 22, а также может эффективно предотвращать столкновение электродного узла 22 с закругленными углами вокруг нижней стенки корпуса 211. Кроме этого, опорная пластина 24 может быть оснащена одним или несколькими сквозными отверстиями, например, опорная пластина может быть оснащена множеством равномерно расположенных сквозных отверстий, или, когда механизм 213 сброса давления обеспечен на нижней стенке корпуса 211, сквозные отверстия образованы в местах, соответствующих механизму 213 сброса давления, для способствования направлению жидкости и газа. В частности, они могут сообщать пространства верхней поверхности и нижней поверхности опорной пластины 24, и газ, вырабатываемый внутри батарейного элемента 20, и раствор электролита могут свободно проходить через опорную пластину 24.
Механизм 213 сброса давления и электродные выводы 214 выполнены на разных стенках батарейного элемента 20, вследствие чего при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть больше отдалены от электродных выводов 214, тем самым уменьшая воздействие выбросов на электродные выводы 214 и компонент в виде шины и, следовательно, повышая безопасность батареи.
Кроме того, когда электродные выводы 214 выполнены на закрывающей пластине 212 батарейного элемента 20, механизм 213 сброса давления обеспечен на нижней стенке батарейного элемента 20, вследствие чего при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены в нижнюю часть батареи 10. Таким образом, риск, обусловленный выбросами, может быть уменьшен путем использования терморегулирующего компонента в нижней части батареи 10, и может быть уменьшен вред пользователям, поскольку нижняя часть батареи 10 обычно находится далеко от пользователей.
Механизм 213 сброса давления может иметь различные возможные конструкции для сброса давления, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Например, механизм 213 сброса давления может представлять собой чувствительный к температуре механизм сброса давления, выполненный с возможностью расплавления, когда внутренняя температура батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения; и/или механизм 213 сброса давления может представлять собой чувствительный к давлению механизм сброса давления, выполненный с возможностью растрескивания, когда внутреннее давление батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения.
На фиг. 6 схематично показана конструкция кожуха 11 батареи согласно варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 6, кожух 11 может содержать электротехническую камеру 11a, камеру 11b сбора и терморегулирующий компонент 13. Терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры 11a от камеры 11b сбора. Так называемое «изолирование» в настоящем документе обозначает разделение, которое может быть или не быть герметичным.
Электротехническая камера 11a выполнена с возможностью размещения множества батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины. Электротехническая камера 11a обеспечивает пространство размещения для батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины, и форма электротехнической камеры 11a может соответствовать множеству батарейных элементов 20 и компоненту 12 в виде шины.
Компонент 12 в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов 20. Компонент 12 в виде шины может реализовывать электрическое соединение между батарейными элементами 20 путем соединения электродных выводов 214 батарейных элементов 20.
По меньшей мере один батарейный элемент 20 из множества батарейных элементов 20 может содержать механизм 213 сброса давления. Механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения.
Для удобства описания батарейный элемент 20, упоминаемый в дальнейшем описании механизма 213 сброса давления, относится к батарейному элементу 20, оснащенному механизмом 213 сброса давления. Например, батарейный элемент 20 может представлять собой батарейный элемент 20 на фиг. 5.
Терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью размещения текучей среды для регулировки температур множества батарейных элементов 20. В случае понижения температур батарейных элементов 20 терморегулирующий компонент 13 может вмещать охлаждающую среду для регулировки температур множества батарейных элементов 20. В этом случае терморегулирующий компонент 13 также может называться охлаждающим компонентом, охлаждающей системой или охлаждающей пластиной и т.д. Кроме этого, терморегулирующий компонент 13 также может использоваться для нагревания, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Необязательно текучая среда может течь циркулирующим образом для достижения лучших результатов регулировки температуры.
Камера 11b сбора выполнена с возможностью сбора выбросов из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
В варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 используется для изолирования электротехнической камеры 11a от камеры 11b сбора. Другими словами, электротехническая камера 11a для размещения множества батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины отделена от камеры 11b сбора для сбора выбросов. Таким образом, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 поступают в камеру 11b сбора, а не в электротехническую камеру, или небольшое количество выбросов поступает в электротехническую камеру 11a, вследствие чего электрическое соединение в электротехнической камере 11a не затрагивается, и, следовательно, может быть повышена безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры 11a и камеры 11b сбора. Как показано на фиг. 6, терморегулирующий компонент 13 может являться как стенкой электротехнической камеры 11a, так и стенкой камеры 11b сбора. Другими словами, терморегулирующий компонент 13 (или его часть) может быть непосредственно использован в качестве стенки, которая является общей для электротехнической камеры 11a и камеры 11b сбора. Таким образом, выбросы из батарейного элемента 20 могут поступать в камеру 11b сбора через терморегулирующий компонент 13. Кроме этого, благодаря наличию терморегулирующего компонента 13, выбросы могут быть максимально изолированы от электротехнической камеры 11a, таким образом уменьшая риск, обусловленный выбросами, и повышая безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления изобретения электротехническая камера 11a может состоять из оболочки, имеющей проем, и терморегулирующего компонента 13. Например, как показано на фиг. 7, кожух 11 дополнительно содержит оболочку 110, имеющую проем (проем на нижней стороне на фиг. 7). Оболочка 110 с проемом представляет собой полузакрытую камеру с проемом в сообщении с наружным пространством, и терморегулирующий компонент 13 закрывает проем для образования камеры, т.е. электротехнической камеры 11a.
Необязательно оболочка 110 может состоять из нескольких частей. Например, как показано на фиг. 8, оболочка 110 может содержать первую часть 111 и вторую часть 112. Две стороны второй части 112 имеют проемы соответственно. Первая часть 111 закрывает проем на одной стороне второй части 112, и терморегулирующий компонент 13 закрывает проем на другой стороне второй части 112, таким образом образуя электротехническую камеру 11a.
Вариант осуществления изобретения по фиг. 8 может быть получен путем улучшений на основе фиг. 2. Конкретно, нижняя стенка второй части 112 на фиг. 2 может быть заменена терморегулирующим компонентом 13, и терморегулирующий компонент 13 выполняет роль стенки электротехнической камеры 11a, таким образом, образуя электротехническую камеру 11a на фиг. 8. Другими словами, нижняя стенка второй части 112 на фиг. 2 может быть удалена. То есть образуется кольцевая стенка с двумя сторонами с проемами, и первая часть 111 и терморегулирующий компонент 13 закрывают проемы на двух сторонах второй части 112 соответственно для образования камеры, а именно электротехнической камеры 11a.
Необязательно в варианте осуществления изобретения камера 11b сбора может состоять из терморегулирующего компонента 13 и защитного элемента. Например, как показано на фиг. 9, кожух 11 дополнительно содержит защитный элемент 115. Защитный элемент 115 выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента 13, и защитный элемент 115 и терморегулирующий компонент 13 образуют камеру 11b сбора.
Камера 11b сбора, образованная защитным элементом 115 и терморегулирующим компонентом 13, не занимает пространство, в котором могут быть размещены батарейные элементы 20. Следовательно, может быть выполнена камера 11b сбора с большим пространством внутри, которая может эффективно собирать и амортизировать выбросы и уменьшать риск, обусловленный ими.
Необязательно в варианте осуществления изобретения текучая среда, такая как охлаждающая среда, или компонент для размещения текучей среды, могут быть дополнительно обеспечены в камере 11b сбора для дальнейшего охлаждения выбросов, поступающих в камеру 11b сбора.
Необязательно в варианте осуществления изобретения камера 11b сбора может представлять собой герметичную камеру. Например, соединение между защитным элементом 115 и терморегулирующим компонентом 13 может быть герметизировано уплотнительным элементом.
Необязательно в варианте осуществления изобретения камера 11b сбора может быть негерметичной камерой. Например, камера 11b сбора может находиться в сообщении с воздухом, вследствие чего часть выбросов может быть далее выпущена наружу кожуха 11.
В вышеприведенном варианте осуществления терморегулирующий компонент 13 закрывает проем оболочки 110 для образования электротехнической камеры 11a, и терморегулирующий компонент 13 и защитный элемент 115 образуют камеру 11b сбора. Необязательно терморегулирующий компонент 13 также может непосредственно делить закрытую оболочку на электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора.
Например, как показано на фиг. 10, в варианте осуществления изобретения кожух 11 дополнительно содержит закрытую оболочку 110. Терморегулирующий компонент 13 обеспечен внутри оболочки 110 и делит внутреннюю часть оболочки 110 на электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора. То есть закрытая оболочка 110 внутри образует камеру, и терморегулирующий компонент 13 делит камеру внутри оболочки 110 на две камеры, а именно электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора.
Поскольку электротехнической камере 11a необходимо сравнительно большое пространство для размещения множества батарейных элементов 20 и т.д., терморегулирующий компонент 13 может быть выполнен возле определенной стенки оболочки 110, чтобы изолировать электротехническую камеру 11a с относительно большим пространством от камеры 11b сбора с относительно малым пространством.
Необязательно, как показано на фиг. 11, в варианте осуществления изобретения оболочка 110 может содержать первую часть 111 и вторую часть 112. Сторона второй части 112 имеет проем для образования полузакрытой конструкции. Полузакрытая конструкция представляет собой камеру с проемом. Терморегулирующий компонент 13 обеспечен внутри второй части 112, и первая часть 111 закрывает проем второй части 112. Другими словами, терморегулирующий компонент 13 сначала может быть помещен в полузакрытую вторую часть 112 для изолирования камеры 11b сбора, а затем первая часть 111 закрывает проем второй части 112 для образования электротехнической камеры 11a.
Необязательно в варианте осуществления изобретения электротехническая камера 11a изолирована от камеры 11b сбора терморегулирующим компонентом 13. То есть камера 11b сбора не находится в сообщении с электротехнической камерой 11a, и жидкость или газ и т.д. в камере 11b сбора не может поступать в электротехническую камеру 11a, вследствие чего электротехническая камера 11a может быть лучше защищена.
При приведении в действие механизма 213 сброса давления механизм 213 сброса давления открывается для выпуска выбросов из батарейного элемента 20. Выбросы могут повреждать терморегулирующий компонент 13 и, таким образом, проходить через терморегулирующий компонент 13 и поступать в камеру 11b сбора.
Необязательно, как показано на фиг. 12, в варианте осуществления изобретения, чтобы способствовать прохождению выбросов через терморегулирующий компонент 13, терморегулирующий компонент 13 оснащен ослабленной зоной 135. Ослабленная зона 135 выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего выбросы из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, проходят через ослабленную зону 135 и поступают в камеру 11b сбора.
Необязательно ослабленная зона 135 может быть расположена напротив механизма 213 сброса давления. Таким образом, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы могут непосредственно воздействовать на ослабленную зону 135, чтобы открыть ослабленную зону 135.
Ослабленная зона 135 может иметь различные конструкции, которые упрощают повреждение выбросами, что не ограничено вариантами осуществления изобретения, и будет проиллюстрирована ниже в качестве примера.
Необязательно, как показано на фиг. 13, в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 оснащен углублением 134, расположенным напротив механизма 213 сброса давления, и нижняя стенка углубления 134 образует ослабленную зону 135. Поскольку нижняя стенка углубления 134 слабее, чем другие участки терморегулирующего компонента 13, нижняя стенка легко повреждается выбросами. При приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы могут повреждать нижнюю стенку углубления 134 и поступать в камеру 11b сбора.
Необязательно механизм 213 сброса давления выполнен на первой стенке 21a батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, первая стенка 21a прикреплена к терморегулирующему компоненту 13, и углубление 134 обеспечено на поверхности терморегулирующего компонента 13, обращенной к первой стенке 21a. То есть поверхность с проемом углубления 134 обращена к первой стенке 21a.
Следует понимать, что проем углубления 134 также может быть обращен в сторону от первой стенки 21a. В этом случае нижняя стенка углубления 134 также легко повреждается выбросами.
Терморегулирующий компонент 13 может образовывать канал для потока текучей среды из теплопроводного материала. Текучая среда течет в канале для потока и проводит тепло через теплопроводный материал для понижения температуры батарейного элемента 20. Необязательно ослабленная зона 135 может иметь только теплопроводный материал и не содержать текучей среды, чтобы образовывать относительно тонкий слой теплопроводного материала, который легко повреждается выбросами. Например, нижняя стенка углубления 134 может представлять собой тонкий слой теплопроводного материала для образования ослабленной зоны 135.
Необязательно, как показано на фиг. 14a-14c, в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 может содержать первую теплопроводную пластину 131 и вторую теплопроводную пластину 132. Первая теплопроводная пластина 131 и вторая теплопроводная пластина 132 образуют канал 133 для потока для размещения текучей среды. Первая теплопроводная пластина 131 находится между первой стенкой 21a и второй теплопроводной пластиной 132 и прикреплена к первой стенке 21a. Первый участок 131a первой теплопроводной пластины 131 углублен в направлении второй теплопроводной пластины 132 для образования углубления 134, и первый участок 131a соединен со второй теплопроводной пластиной 132. Таким образом, канал 133 для потока образован вокруг углубления 134, тогда как в нижней стенке углубления 134 не образован канал для потока, что, таким образом, образует ослабленную зону.
Необязательно первую теплопроводную пластину 131 или вторую теплопроводную пластину 132 на нижней стенке углубления 134 также можно удалить для образования более тонкой ослабленной зоны. Например, как показано на фиг. 14c, в варианте осуществления изобретения первый участок 131a оснащен первым сквозным отверстием 136, и радиальный размер первого сквозного отверстия 136 меньше радиального размера углубления 134. То есть первая теплопроводная пластина 131 на нижней стенке углубления 134 удалена, и соединение между первой теплопроводной пластиной 131 и второй теплопроводной пластиной 132 остается на нижней кромке углубления 134 для образования канала 133 для потока вокруг углубления 134.
Необязательно вторая теплопроводная пластина 132, которая соответствует первому сквозному отверстию 136, также может иметь уменьшенную толщину. То есть толщина второй теплопроводной пластины 132, которая соответствует первому сквозному отверстию 136, меньше, чем толщина второй теплопроводной пластины 132 в других участках, вследствие чего ослабленная зона легче повреждается выбросами. Необязательно ослабленное углубление также может быть обеспечено на второй теплопроводной пластине 132, соответствующей первому сквозному отверстию 136.
На фиг. 15a-15c схематично показан терморегулирующий компонент 13. Как показано на фиг. 15a-15c, первая теплопроводная пластина 131 углублена для образования углубления 134, и участок второй теплопроводной пластины 132, который соответствует углублению 134, не имеет канала для потока и оснащен ослабленным углублением 132a. Таким образом, после соединения первой теплопроводной пластины 131 и второй теплопроводной пластины 132 друг с другом ослабленная зона образуется на нижней стенке углубления 134.
Следует понимать, что толщина нижней стенки углубления 134 может быть уменьшена другими способами уменьшения толщины. Например, глухое отверстие или ступенчатое отверстие может быть образовано в первом участке 131a первой теплопроводной пластины 131; и/или глухое отверстие образовано во второй теплопроводной пластине 132.
Необязательно в варианте осуществления изобретения ослабленная зона 135 имеет толщину, которая меньше или равна 3 мм. Например, ослабленная зона 135 может иметь толщину 1 мм или меньше.
В дополнение к ослабленной зоне 135 с меньшей толщиной, ослабленная зона 135, выполненная из материала с низкой температурой плавления, также может использоваться для способствования ее расплавлению выбросами. То есть ослабленная зона 135 может иметь более низкую температуру плавления, чем остальная часть терморегулирующего компонента 13. Например, материал ослабленной зоны 135 имеет температуру плавления ниже 400°C.
Следует понимать, что ослабленная зона 135 может быть выполнена с возможностью изготовления из материала с низкой температурой плавления и может иметь меньшую толщину. То есть вышеприведенные две реализации могут быть реализованы по отдельности или совместно.
Терморегулирующий компонент 13 оснащен ослабленной зоной 135, вследствие чего при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы могут проходить через ослабленную зону 135 и поступать в камеру 11b сбора, таким образом предотвращая поступление выбросов в электротехническую камеру 11a; а также можно обеспечить изолирование электротехнической камеры 11a от камеры 11b сбора, когда механизм 213 сброса давления не приведен в действие, таким образом, предотвращая поступление веществ в камере 11b сбора в электротехническую камеру 11a.
Необязательно в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13; при этом камера 11b сбора также выполнена с возможностью сбора выбросов из терморегулирующего компонента 13.
В частности, при приведении в действие механизма 213 сброса давления терморегулирующий компонент 13 повреждается, и текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13. Это может поглощать тепло из батарейного элемента 20 и понижать температуру выбросов, таким образом, уменьшая риск, обусловленный выбросами. В этом случае текучая среда поступает в камеру 11b сбора вместе с выбросами, охлажденными текучей средой. Благодаря охлаждению текучей средой, температура выбросов из батарейного элемента 20 может быть быстро уменьшена, поэтому риск, обусловленный выбросами, поступающими в камеру 11b сбора, значительно уменьшается. Выбросы не оказывают значительного воздействия на другие части батареи, такие как другие батарейные элементы 20, вследствие чего разрушительное действие, вызванное неисправностью единственного батарейного элемента 20, может быть подавлено предельно быстро, и вероятность взрыва батареи может быть уменьшена.
Необязательно в варианте осуществления изобретения часть терморегулирующего компонента 13 вокруг ослабленной зоны 135 может быть повреждена выбросами из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13.
В частности, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 сначала повреждают (путем прорыва или расплавления) ослабленную зону 135, а затем проходят через ослабленную зону 135 и поступают в камеру 11b сбора. Кроме этого, выбросы также повреждают части вокруг ослабленной зоны 135. Например, горячие выбросы расплавляют окружающий терморегулирующий компонент 13, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая горячие выбросы. Поскольку температура выбросов очень высока, независимо от того, используется текучая среда для нагрева или охлаждения батарейных элементов 20, температура текучей среды ниже температуры выбросов, вследствие чего выбросы могут быть охлаждены.
Необязательно в варианте осуществления изобретения, когда терморегулирующий компонент 13 оснащен углублением 134, боковая поверхность углубления 134 может быть повреждена выбросами из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13.
В случае использования углубления 134, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 устремляются в углубление 134. Поскольку нижняя стенка углубления 134 является относительно слабой, выбросы будут повреждать нижнюю стенку углубления 134 и поступать в камеру 11b сбора. Кроме этого, выбросы, устремляющиеся в углубление 134, также расплавляют боковую поверхность углубления 134, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая горячие выбросы.
Необязательно радиальный размер углубления 134 постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма 213 сброса давления. То есть боковая поверхность углубления 134 представляет собой наклонную плоскость. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами. Например, угол наклона боковой поверхности углубления 134 (внутренний угол между боковой поверхностью и плоскостью, в которой находится нижняя стенка) может находиться в диапазоне от 15° до 85°.
При приведении в действие механизм 213 сброса давления деформируется для сообщения пространств внутри и снаружи батарейного элемента 20. Например, применительно к механизму 213 сброса давления, использующему выемку, при приведении в действие механизм 213 сброса давления растрескивается в месте выемки и открывается в направлении двух сторон. Соответственно, механизму 213 сброса давления необходимо определенное пространство деформации. В варианте осуществления изобретения углубление 134 выполнено как камера обхода для обеспечения открытия механизма 213 сброса давления при приведении в действие механизма 213 сброса давления. Камера обхода обеспечивает пространство деформации для механизма 213 сброса давления, вследствие чего механизм 213 сброса давления деформируется в направлении терморегулирующего компонента 13 и растрескивается.
В случае использования в качестве камеры обхода, углубление 134 должно быть расположено таким образом, чтобы отвечать условию, согласно которому механизм 213 сброса давления может быть открыт при приведении в действие. В частности, глубина углубления 134 зависит от размера механизма 213 сброса давления. В качестве варианта осуществления изобретения, углубление 134 имеет глубину более 1 мм. Например, углубление 134 может иметь глубину 3 мм или более 3 мм для дополнительного способствования открытию механизма 213 сброса давления. Площадь проема углубления 134 также зависит от площади механизма 213 сброса давления. Для обеспечения возможности открытия механизма 213 сброса давления соотношение площади проема углубления 134 и площади механизма 213 сброса давления должно быть больше определенного значения. Кроме этого, чтобы способствовать повреждению боковой поверхности углубления 134 выбросами, соотношение площади проема углубления 134 и площади механизма 213 сброса давления также должно быть меньше определенного значения. Например, соотношение площади проема углубления 134 и площади механизма 213 сброса давления может находиться в диапазоне от 0,5 до 2.
Когда механизм 213 сброса давления выполнен на первой стенке 21a батарейного элемента 20, по меньшей мере часть механизма 213 сброса давления может выступать наружу от первой стенки 21a. Это может способствовать установке механизма 213 сброса давления и образовывать внутреннее пространство батарейного элемента 20. Необязательно, как показано на фиг. 16, в варианте осуществления изобретения, в случае когда по меньшей мере часть механизма 213 сброса давления выступает наружу от первой стенки 21a, камера обхода может быть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере части механизма 213 сброса давления. Таким образом, первая стенка 21a батарейного элемента 20 может быть плотно прикреплена к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены в направлении камеры обхода и в сторону от батарейного элемента 20, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления изобретения часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, и камера обхода выполнена с возможностью размещения выступающей наружу части первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления. Подобным образом, в случае когда часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, камера обхода может обеспечить возможность плотного прикрепления первой стенки 21a батарейного элемента 20 к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования.
В вышеприведенном варианте осуществления ослабленная зона 135 расположена таким образом, что при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 проходят через ослабленную зону 135 и поступают в камеру 11b сбора. В дополнение к ослабленной зоне также возможно обеспечить поступление выбросов в камеру 11b сбора путем обеспечения сквозного отверстия.
Необязательно, как показано на фиг. 17, в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 оснащен вторым сквозным отверстием 137. Второе сквозное отверстие 137 выполнено таким образом, что выбросы из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, могут поступать в камеру 11b сбора через второе сквозное отверстие 137 при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Необязательно второе сквозное отверстие 137 может быть расположено напротив механизма 213 сброса давления. Таким образом, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы могут непосредственно поступать в камеру 11b сбора через второе сквозное отверстие 137.
Необязательно в варианте осуществления изобретения, в случае когда обеспечено второе сквозное отверстие 137, часть терморегулирующего компонента 13 вокруг второго сквозного отверстия 137 может быть повреждена выбросами из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13.
В частности, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 поступают в камеру 11b сбора через второе сквозное отверстие 137. Кроме этого, выбросы также повреждают части вокруг второго сквозного отверстия 137. Например, горячие выбросы расплавляют окружающий терморегулирующий компонент 13, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая горячие выбросы.
Необязательно в варианте осуществления изобретения стенка с отверстием второго сквозного отверстия 137 может быть повреждена выбросами из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13.
При приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 устремляются во второе сквозное отверстие 137. Поскольку выбросы имеют высокое давление и высокую температуру, выбросы дополнительно расплавляют стенку с отверстием второго сквозного отверстия 137 при прохождении через второе сквозное отверстие 137, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая выбросы.
Необязательно радиальный размер второго сквозного отверстия 137 постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма 213 сброса давления. То есть стенка с отверстием второго сквозного отверстия 137 представляет собой наклонную плоскость. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами.
Необязательно, подобно вышеприведенному углублению 134, второе сквозное отверстие 137 также должно быть расположено таким образом, чтобы отвечать условию, согласно которому механизм 213 сброса давления может быть открыт при приведении в действие. В качестве варианта осуществления изобретения, площадь проема второго сквозного отверстия 137 зависит от площади механизма 213 сброса давления. Для обеспечения возможности открытия механизма 213 сброса давления соотношение площади проема второго сквозного отверстия 137 и площади механизма 213 сброса давления должно быть больше определенного значения. Кроме этого, чтобы способствовать повреждению боковой стенки второго сквозного отверстия 137 выбросами, соотношение площади проема второго сквозного отверстия 137 и площади механизма 213 сброса давления также должно быть меньше определенного значения. Например, соотношение площади проема второго сквозного отверстия 137 и площади механизма 213 сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
Необязательно в варианте осуществления изобретения механизм 213 сброса давления обеспечен на первой стенке 21a батарейного элемента 20, первая стенка 21a прикреплена к терморегулирующему компоненту 13, по меньшей мере часть механизма 213 сброса давления выступает наружу от первой стенки 21a, и второе сквозное отверстие 137 выполнено с возможностью размещения по меньшей мере части механизма 213 сброса давления. Таким образом, первая стенка 21a батарейного элемента 20 может быть плотно прикреплена к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены в направлении второго сквозного отверстия 137 и в сторону от батарейного элемента 20, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления изобретения часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, и второе сквозное отверстие 137 выполнено с возможностью размещения выступающей наружу части первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления. В случае когда часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, второе сквозное отверстие 137 может обеспечивать возможность плотного прикрепления первой стенки 21a батарейного элемента 20 к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство.
Следует понимать, что, в дополнение к оснащению терморегулирующего компонента 13 такой конструкцией, благодаря которой терморегулирующий компонент 13 может быть поврежден при приведении в действие механизма 213 сброса давления, механизм 213 сброса давления также может быть оснащен конструкцией, обеспечивающей повреждение терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Необязательно в варианте осуществления изобретения механизм 213 сброса давления оснащен ломающим устройством. Ломающее устройство выполнено с возможностью повреждения терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента 13. Например, ломающее устройство может представлять собой шип, но это не ограничено вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 18 схематично показана батарея 10 согласно варианту осуществления изобретения. Батарея 10 может содержать кожух 11, множество батарейных элементов 20 и компонент 12 в виде шины.
По меньшей мере один батарейный элемент 20 из множества батарейных элементов 20 содержит механизм 213 сброса давления. Механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения.
Компонент 12 в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов 20.
Кожух 11 представляет собой кожух 11, описанный в вышеприведенных вариантах осуществления, и электротехническая камера 11a кожуха 11 выполнена с возможностью размещения множества батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины, при этом камера 11b сбора кожуха 11 собирает выбросы из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
На фиг. 19 показан покомпонентный вид батареи 10 согласно варианту осуществления изобретения. В варианте осуществления, показанном на фиг. 19, терморегулирующий компонент 13 оснащен углублением 134, и образует камеру сбора вместе с защитным элементом 115.
Для описания каждого компонента в батарее 10 может быть приведена ссылка на вышеприведенные варианты осуществления, которые не будут повторно описаны в настоящем документе для краткости.
В варианте осуществления изобретения дополнительно обеспечено энергопотребляющее устройство, которое может содержать батарею 10 в каждом из вышеприведенных вариантов осуществления. Необязательно энергопотребляющее устройство может представлять собой транспортное средство 1, корабль или космический летательный аппарат.
Выше были описаны кожух батареи, батарея и энергопотребляющее устройство согласно вариантам осуществления изобретения, и ниже будут описаны способ и устройство для изготовления батареи согласно вариантам осуществления изобретения. Для частей, которые не описаны подробно, может быть приведена ссылка на вышеприведенные варианты осуществления.
На фиг. 20 показана блок-схема способа 300 изготовления батареи согласно варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 20, способ 300 может включать в себя:
этап 310: обеспечение наличия множества батарейных элементов 20, причем по меньшей мере один батарейный элемент 20 из множества батарейных элементов 20 содержит механизм 213 сброса давления, и механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения;
этап 320: обеспечение наличия компонента 12 в виде шины, причем компонент 12 в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов 20;
этап 330: обеспечение наличия кожуха 11, причем кожух 11 содержит: электротехническую камеру 11a; терморегулирующий компонент 13, выполненный с возможностью размещения текучей среды; и камеру 11b сбора, при этом терморегулирующий компонент 13 изолирует электротехническую камеру 11a от камеры 11b сбора; и
этап 340: размещение множества батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины в электротехнической камере 11a, при этом камера 11b сбора собирает выбросы из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
На фиг. 21 показана блок-схема устройства 400 для изготовления батареи согласно варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 21, устройство 400 для изготовления батареи может содержать: модуль 410 обеспечения и модуль 420 установки.
Модуль 410 обеспечения выполнен с возможностью: обеспечения наличия множества батарейных элементов 20, причем по меньшей мере один батарейный элемент 20 из множества батарейных элементов 20 содержит механизм 213 сброса давления, и механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления достигает порогового значения; обеспечения компонента 12 в виде шины, причем компонент 12 в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов 20; и обеспечения наличия кожуха 11, причем кожух 11 содержит: электротехническую камеру 11a; терморегулирующий компонент 13, выполненный с возможностью размещения текучей среды; и камеру 11b сбора, при этом терморегулирующий компонент 13 изолирует электротехническую камеру 11a от камеры 11b сбора.
Модуль 420 установки выполнен с возможностью размещения множества батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины в электротехнической камере 11a, при этом камера 11b сбора собирает выбросы из батарейного элемента 20, оснащенного механизмом 213 сброса давления, при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Наконец, следует отметить, что вышеуказанные варианты осуществления используются лишь для иллюстрации, но не ограничения технических решений настоящей заявки. Хотя настоящая заявка подробно проиллюстрирована со ссылкой на вышеприведенные варианты осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что они по-прежнему могут изменять технические решения, описанные в вышеприведенных вариантах осуществления, или выполнять эквивалентные замены некоторых технических признаков, описанных в настоящем документе, но эти изменения или замены могут быть внесены в соответствующие технические решения без отступления от сущности и объема технических решений вариантов осуществления изобретения.
Изобретение относится к кожуху батареи, батарее, энергопотребляющему устройству, а также способу и устройству для изготовления батареи. Кожух содержит электротехническую камеру, выполненную с возможностью размещения множества батарейных элементов и компонента в виде шины, причем компонент в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов, при этом по меньшей мере один батарейный элемент из множества батарейных элементов содержит механизм сброса давления, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, достигает порогового значения; терморегулирующий компонент, выполненный с возможностью размещения текучей среды для регулировки температур множества батарейных элементов; и камеру сбора, выполненную с возможностью сбора выбросов из батарейного элемента, оснащенного механизмом сброса давления, при приведении в действие механизма сброса давления; при этом терморегулирующий компонент выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры от камеры сбора. Техническим результатом является повышение безопасности батареи. 5 н. и 44 з.п. ф-лы, 21 ил.
1. Кожух (11) батареи, содержащий:
электротехническую камеру (11a), выполненную с возможностью размещения множества батарейных элементов (20) и компонента (12) в виде шины, причем компонент (12) в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов (20), при этом по меньшей мере один батарейный элемент (20) из множества батарейных элементов (20) содержит механизм (213) сброса давления, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, достигает порогового значения;
терморегулирующий компонент (13), выполненный с возможностью размещения текучей среды для регулировки температур множества батарейных элементов (20); и
камеру (11b) сбора, выполненную с возможностью сбора выбросов из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, при приведении в действие механизма (213) сброса давления;
при этом терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры (11a) от камеры (11b) сбора.
2. Кожух по п. 1, в котором терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента (13), при этом камера (11b) сбора дополнительно выполнена с возможностью сбора выбросов из терморегулирующего компонента (13).
3. Кожух по п. 1, в котором терморегулирующий компонент (13) имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры (11a) и камеры (11b) сбора.
4. Кожух по п. 1, в котором кожух (11) дополнительно содержит оболочку (110) с проемом, терморегулирующий компонент (13) закрывает проем оболочки (110) и оболочка (110) и терморегулирующий компонент (13) образуют электротехническую камеру (11a).
5. Кожух по п. 4, в котором оболочка (110) содержит первую часть (111) и вторую часть (112), оснащенную проемами в двух противоположных сторонах соответственно, первая часть (111) закрывает проем на одной стороне второй части (112), и терморегулирующий компонент (13) закрывает проем на другой стороне второй части (112).
6. Кожух по п. 1, в котором кожух (11) дополнительно содержит защитный элемент (115), причем защитный элемент (115) выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента (13), и защитный элемент (115) и терморегулирующий компонент (13) образуют камеру (11b) сбора.
7. Кожух по п. 1, в котором кожух (11) дополнительно содержит закрытую оболочку (110) и терморегулирующий компонент (13) размещен внутри оболочки (110) и делит внутреннюю часть оболочки (110) на электротехническую камеру (11a) и камеру (11b) сбора.
8. Кожух по п. 7, в котором оболочка (110) содержит первую часть (111) и вторую часть (112), одна сторона второй части (112) оснащена проемом для образования полузакрытой конструкции, терморегулирующий компонент (13) размещен внутри второй части (112) и первая часть (111) закрывает проем второй части (112).
9. Кожух по п. 1, в котором электротехническая камера (11a) изолирована от камеры (11b) сбора терморегулирующим компонентом (13).
10. Кожух по п. 1, в котором терморегулирующий компонент (13) оснащен ослабленной зоной (135) и ослабленная зона (135) выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего выбросы из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, проходят через ослабленную зону (135) и поступают в камеру (11b) сбора.
11. Кожух по п. 10, в котором ослабленная зона (135) расположена напротив механизма (213) сброса давления.
12. Кожух по п. 10, в котором терморегулирующий компонент (13) оснащен углублением (134), расположенным напротив механизма (213) сброса давления, и нижняя стенка углубления (134) образует ослабленную зону (135).
13. Кожух по п. 12, в котором механизм (213) сброса давления выполнен на первой стенке (21a) батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, первая стенка (21a) прикреплена к терморегулирующему компоненту (13) и углубление (134) размещено на поверхности терморегулирующего компонента (13), обращенной к первой стенке (21a).
14. Кожух по п. 13, в котором терморегулирующий компонент (13) содержит первую теплопроводную пластину (131) и вторую теплопроводную пластину (132), причем первая теплопроводная пластина (131) расположена между первой стенкой (21a) и второй теплопроводной пластиной (132) и прикреплена к первой стенке (21a), первый участок (131a) первой теплопроводной пластины (131) углублен в направлении второй теплопроводной пластины (132) для образования углубления (134), и первый участок (131a) соединен со второй теплопроводной пластиной (132).
15. Кожух по п. 14, в котором первый участок (131a) оснащен первым сквозным отверстием (136) и радиальный размер первого сквозного отверстия (136) меньше радиального размера углубления (134).
16. Кожух по п. 15, в котором толщина второй теплопроводной пластины (132), которая соответствует первому сквозному отверстию (136), меньше толщины второй теплопроводной пластины (132) в других участках.
17. Кожух по п. 10, в котором ослабленная зона (135) имеет толщину, которая меньше или равна 3 мм.
18. Кожух по п. 10, в котором ослабленная зона (135) имеет более низкую температуру плавления, чем остальная часть терморегулирующего компонента (13).
19. Кожух по п. 18, в котором материал ослабленной зоны (135) имеет температуру плавления ниже 400°.
20. Кожух по п. 10, в котором часть терморегулирующего компонента (13) вокруг ослабленной зоны (135) выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента (13).
21. Кожух по п. 12, в котором боковая поверхность углубления (134) выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента (13).
22. Кожух по п. 21, в котором радиальный размер углубления (134) постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма (213) сброса давления.
23. Кожух по п. 13, в котором углубление (134) выполнено как камера обхода для обеспечения открытия механизма (213) сброса давления при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
24. Кожух по п. 23, в котором глубина углубления (134) зависит от размера механизма (213) сброса давления.
25. Кожух по п. 23, в котором углубление (134) имеет глубину более 1 мм.
26. Кожух по п. 23, в котором площадь проема углубления (134) зависит от площади механизма (213) сброса давления.
27. Кожух по п. 26, в котором соотношение площади проема углубления (134) и площади механизма (213) сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
28. Кожух по п. 23, в котором по меньшей мере часть механизма (213) сброса давления выступает наружу от первой стенки (21a) и камера обхода выполнена с возможностью размещения по меньшей мере части механизма (213) сброса давления.
29. Кожух по п. 23, в котором часть первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления выступает наружу и камера обхода выполнена с возможностью размещения выступающей наружу части первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления.
30. Кожух по п. 1, в котором терморегулирующий компонент (13) оснащен вторым сквозным отверстием (137) и второе сквозное отверстие (137) выполнено так, что выбросы из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, способны поступать в камеру (11b) сбора через второе сквозное отверстие (137) при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
31. Кожух по п. 30, в котором второе сквозное отверстие (137) расположено напротив механизма (213) сброса давления.
32. Кожух по п. 30, в котором часть терморегулирующего компонента (13) вокруг второго сквозного отверстия (137) выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента (13).
33. Кожух по п. 30, в котором стенка с отверстием второго сквозного отверстия (137) выполнена с возможностью повреждения выбросами из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента (13).
34. Кожух по п. 33, в котором радиальный размер второго сквозного отверстия (137) постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма (213) сброса давления.
35. Кожух по п. 30, в котором площадь проема второго сквозного отверстия (137) зависит от площади механизма (213) сброса давления.
36. Кожух по п. 35, в котором соотношение площади проема второго сквозного отверстия (137) и площади механизма (213) сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
37. Кожух по п. 30, в котором механизм (213) сброса давления выполнен на первой стенке (21a) батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, первая стенка (21a) прикреплена к терморегулирующему компоненту (13), по меньшей мере часть механизма (213) сброса давления выступает наружу от первой стенки (21a) и второе сквозное отверстие (137) выполнено с возможностью размещения по меньшей мере части механизма (213) сброса давления.
38. Кожух по п. 30, в котором механизм (213) сброса давления выполнен на первой стенке (21a) батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, первая стенка (21a) прикреплена к терморегулирующему компоненту (13), часть первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления выступает наружу и второе сквозное отверстие (137) выполнено с возможностью размещения выступающей наружу части первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления.
39. Кожух по любому из пп. 1-38, в котором механизм (213) сброса давления выполнен на первой стенке (21a) батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, и вторая стенка батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, оснащена электродными выводами (214) и отличается от первой стенки (21a).
40. Кожух по п. 39, в котором вторая стенка расположена напротив первой стенки (21a).
41. Кожух по любому из пп. 1-38, в котором механизм (213) сброса давления представляет собой чувствительный к температуре механизм сброса давления, выполненный с возможностью расплавления, когда внутренняя температура батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, достигает порогового значения; и/или
механизм (213) сброса давления представляет собой чувствительный к давлению механизм сброса давления, выполненный с возможностью растрескивания, когда внутреннее давление батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, достигает порогового значения.
42. Батарея (10), содержащая:
множество батарейных элементов (20), причем по меньшей мере один батарейный элемент (20) из множества батарейных элементов (20) содержит механизм (213) сброса давления, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, достигает порогового значения;
компонент (12) в виде шины, выполненный с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов (20); и
кожух (11) по любому из пп. 1-41.
43. Транспортное средство, содержащее батарею (10) по п. 42.
44. Способ (300) изготовления батареи, включающий в себя:
обеспечение (310) наличия множества батарейных элементов (20), причем по меньшей мере один батарейный элемент (20) из множества батарейных элементов (20) содержит механизм (213) сброса давления, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, достигает порогового значения;
обеспечение (320) наличия компонента (12) в виде шины, причем компонент (12) в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов (20);
обеспечение (330) наличия кожуха (11), причем кожух (11) содержит электротехническую камеру (11a); терморегулирующий компонент (13), выполненный с возможностью размещения текучей среды; и камеру (11b) сбора; при этом терморегулирующий компонент (13) изолирует электротехническую камеру (11a) от камеры (11b) сбора; и
размещение (340) множества батарейных элементов (20) и компонента (12) в виде шины в электротехнической камере (11a), при этом камера (11b) сбора способна собирать выбросы из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
45. Способ по п. 44, в котором терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается из внутренней части терморегулирующего компонента (13); и камера (11b) сбора дополнительно собирает выбросы из терморегулирующего компонента (13).
46. Способ по п. 44, в котором терморегулирующий компонент (13) имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры (11a) и камеры (11b) сбора.
47. Способ по п. 44, в котором кожух (11) дополнительно содержит оболочку (110) с проемом, терморегулирующий компонент (13) закрывает проем оболочки (110) и оболочка (110) и терморегулирующий компонент (13) образуют электротехническую камеру (11a).
48. Способ по любому из пп. 44-47, в котором кожух (11) дополнительно содержит защитный элемент (115), причем защитный элемент (115) выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента (13), и защитный элемент (115) и терморегулирующий компонент (13) образуют камеру (11b) сбора.
49. Устройство (400) для изготовления батареи, содержащее:
модуль (410) обеспечения, выполненный с возможностью:
обеспечения наличия множества батарейных элементов (20), причем по меньшей мере один батарейный элемент (20) из множества батарейных элементов (20) содержит механизм (213) сброса давления, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, достигает порогового значения;
обеспечения наличия компонента (12) в виде шины, причем компонент (12) в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов (20);
обеспечения наличия кожуха (11), причем кожух (11) содержит электротехническую камеру (11a); терморегулирующий компонент (13), выполненный с возможностью размещения текучей среды; и камеру (11b) сбора; при этом терморегулирующий компонент (13) изолирует электротехническую камеру (11a) от камеры (11b) сбора; и
модуль (420) установки, выполненный с возможностью размещения множества батарейных элементов (20) и компонента (12) в виде шины в электротехнической камере (11a), при этом камера (11b) сбора способна собирать выбросы из батарейного элемента (20), оснащенного механизмом (213) сброса давления, при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
| CN 209401662 U, 17.09.2019 | |||
| CN 111106277 A, 05.05.2020 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ АЛКИЛЕНМОЧЕВИН | 2018 |
|
RU2804188C2 |
| CN 110061329 A, 26.07.2019 | |||
| Клапан герметичного литий-ионного аккумулятора | 2017 |
|
RU2675595C1 |
