Batería con riesgo de incendio reducido.

Batería que comprende una carcasa, una o varias celdas de batería (2) dispuestas en la carcasa (1) y unainstalación de refrigeración activa para la refrigeración de las celdas de la batería (2) en la carcasa (1),

en la que lainstalación de refrigeración activa presenta un líquido de refrigeración, un sistema de conducción (3) para lacirculación del líquido de refrigeración y una bomba (4) para el movimiento dirigido del líquido de refrigeración en elsistema de conducción. (3), en la que en el sistema de conducción (3) está dispuesta una primera válvula (6) para laevaporación regulable y/o controlable de líquido de refrigeración desde el sistema de conducción (3), caracterizadaporque la instalación de refrigeración activa presenta adicionalmente una segunda (8) y una tercera válvula (9),estando dispuesta la segunda válvula (8) en el sistema de conducción (3) en la dirección del flujo de líquido derefrigeración entre la bomba (4) y las celdas de la batería (4) a refrigerar; la tercera válvula (9) está dispuesta en elsistema de conducción (3) en la dirección del flujo del líquido entre las celdas de la batería (2) a refrigerar y la bomba(4), y en la que a través del cierre de la segunda (8) y/o de la tercera válvula (9) se puede interrumpir una circulacióndel líquido de refrigeración en el sistema de conducción (3), en la que la tercera válvula (9) es idéntica a la primeraválvula (3) y la primera válvula (6) está dispuesta en el sistema de conducción (3) de tal manera que la circulacióndel líquido de refrigeración se realiza a través de la primera válvula (6), en la que la circulación del líquido derefrigeración se puede interrumpir en el estado abierto en la primera válvula (6) y la primera válvula (6) estáconfigurada como válvula de 3 pasos.

Batería con riesgo de incendio reducido La presente invención se refiere a una batería con una instalación de refrigeración para la reducción del riesgo de incendio de la batería.

Estado de la técnica

Las baterías, especialmente las baterías de alta capacidad para el empleo en el sector de los vehículos, como por ejemplo baterías de iones de litio de alta capacidad, se caracterizan por un desarrollo de calor considerable durante el funcionamiento regular o normal. Puesto que las baterías solamente pueden disponer de su capacidad de potencia óptima en un intervalo determinado de temperaturas, la mayoría de las veces es necesario `rever una instalación de refrigeración activa, que se ocupa de una temperatura de funcionamiento deseada y que impide un recalentamiento de la batería.

En condiciones desfavorables, una o varias celdas de una batería pueden ser accionadas en una “fuga térmica”. El concepto de “fuga térmica” significa una transición térmica de la celda de la batería o de la batería, en la que la “fuga térmica” puede ser provocada, por ejemplo, a través de producción excesiva de calor y que se intensifica, dado el caso más tarde por sí misma en una celda de la batería. Para la reducción o atenuación de una “fuga térmica” es necesaria una disipación del calor lo más eficiente posible.

Una instalación de refrigeración utilizada con frecuencia en baterías utiliza un líquido de refrigeración en circulación para la refrigeración de las celdas de la batería. En este caso, se hace circular el líquido de refrigeración a través de una bomba desde un transmisor de calor para la regulación de la temperatura del líquido de refrigeración en un sistema de conducción y se emplea para la refrigeración de las celdas de la batería. En el caso de que se necesite una potencia de refrigeración intensificada, se puede incrementar la corriente volumétrica de líquido de refrigeración a través de la bomba, para incrementar la transmisión de calor en la batería. Tal disposición de la batería y de la instalación de refrigeración activa se publica, por ejemplo, en el documento JP 2010-034002 A.

Sin embargo, en el caso de que la bomba falle o esta bomba esté perjudicada en su función, por ejemplo a través de una avería, entonces no se puede hacer circular el líquido de refrigeración de una manera eficiente, se reduce la tasa de transmisión de calor y no se puede preparar ya una potencia de refrigeración suficiente. En el líquido de refrigeración se incrementan la presión y la temperatura hasta que finalmente se excede la presión se reventón en el circuito de potencia y se puede producir la explosión.

Publicación de la invención De acuerdo con la invención, se proporciona una batería, como se define en las reivindicaciones. La batería comprende una carcasa, una o varias celdas de batería dispuestas en la carcasa y una instalación de refrigeración activa para la refrigeración de las celdas de la batería en la carcasa. La instalación de refrigeración activa presenta en este caso un líquido de refrigeración, un sistema de conducción para la circulación del líquido de refrigeración y una bomba para el movimiento dirigido del líquido de refrigeración en el sistema de conducción. En el sistema de conducción de la batería de acuerdo con la invención está dispuesta una primera válvula para la evaporación regulable y/o controlable de líquido de refrigeración desde el sistema de conducción. La batería de acuerdo con la invención se caracteriza porque la instalación de refrigeración activa presenta adicionalmente una segunda y una tercera válvulas, estando dispuesta la segunda válvula en el sistema de conducción en la dirección del flujo de líquido de refrigeración entre la bomba y las celdas de la batería a refrigerar; la tercera válvula está dispuesta en el sistema de conducción en la dirección del flujo del líquido entre las celdas de la batería a refrigerar y la bomba, de manera que a través del cierre de la segunda y/o de la tercera válvula se puede interrumpir una circulación del líquido de refrigeración en el sistema de conducción; y en la que la tercera válvula es idéntica a la primera válvula y la primera válvula está dispuesta en el sistema de conducción de tal manera que la circulación del líquido de refrigeración se realiza a través de la primera válvula, en la que la circulación del líquido de refrigeración se puede interrumpir en el estado abierto en la primera válvula y la primera válvula está configurada como válvula de 3 pasos.

La batería de acuerdo con la invención se basa en el reconocimiento de que a través de la utilización de una primera válvula para la evaporación regulable y/o controlable y a través de su apertura en el caso de un fallo o de una limitación de la función de la bomba, se puede impedir la formación de una sobrepresión en el sistema de conducción. Después de la apertura de la válvula se puede evaporar, además, el líquido de refrigeración desde el sistema de conducción. De esta manera no sólo se impide la formación de una sobrepresión en el sistema de conducción, sino que se procura también que a pesar de la función perjudicada de la bomba se garantice un transporte de calor desde la batería, que reduce el riesgo de una “fuga térmica” para celdas individuales, para varias o para todas las celdas de la batería.

La batería de acuerdo con la invención presenta una carcasa, en la que están dispuestas todas las celdas de la batería. Por el concepto de “carcasa” se entiende en este caso un dispositivo, que presenta un espacio interior, que es adecuado para recibir una o varias celdas de la batería. Con preferencia, la carcasa delimita totalmente las celdas de la batería contenidas frente al medio ambiente hacia todas las direcciones, pudiendo presentar la carcasa accesos que se pueden cerrar, como por ejemplo puertas o aberturas con tapas. Por una carcasa no debe entenderse en este caso ya la envolvente inmediata de la celda, que separa los componentes electroquímicos de una celda individual de la batería directamente del medio ambiente. Con preferencia, la carcasa puede estar fabricada de un material, que comprende un polímero, un metal, una chapa metálica y/o una cerámica. De manera especialmente preferida, la carcasa puede estar fabricada de un material, que presenta aluminio o está constituida por él.

Las batería de acuerdo con la invención comprende una o varias celdas de batería dispuestas en la carcasa. La batería de acuerdo con la invención presenta en este caso con preferencia varias celdas de batería, que pueden estar reunidas en una unidad funcional. La batería puede comprender una o varias celdas individuales de batería o uno o varios módulos de batería, de manera que los módulos presentan, respectivamente, una pluralidad de celdas de batería, que están presentes unidas de manera adecuada. A tal fin, las celdas individuales de la batería pueden estar unidas entre sí de manera conductora de electricidad, de tal forma que éstas están interconectadas para formar arquitecturas de módulos de baterías o arquitecturas de baterías deseadas.

Por una celda de batería se entiende en este caso un acumulador de energía electroquímica, que puede acumular una energía por medio de procesos electroquímicos y en caso necesario puede prepararlos de nuevo. En principio, en la batería de acuerdo con la invención se pueden utilizar celdas de baterías de cualquier tipo de acumulador o de celda de batería. Con preferencia, la batería comprende celdas de baterías del tipo de celdas de iones de litio, en particular del tipo de acumulador de iones de litio Li-Ion, acumulador de polímero de litio LiPo, acumulador de metal de litio LiFe, acumulador de manganeso de litio Li-Mn, acumulador de fosfato de hierro de litio LiFePO4, acumulador de titanato de litio LiTi.

Con preferencia, en la batería de acuerdo con la invención retrata de una batería de iones de litio, en particular de una batería de iones de litio de alta capacidad, de manera especialmente preferida de una batería, por ejemplo, una batería de iones de litio, con una capacidad nominal de ≥ 2Ah, con preferencia de ≥ 3Ah.

La batería de acuerdo con la invención presenta una instalación de refrigeración activa para la refrigeración de la batería. La instalación de refrigeración comprende un líquido de refrigeración, un sistema de conducción para la circulación del líquido de refrigeración y una bomba para el movimiento dirigido del líquido de refrigeración en el sistema de conducción. En el sistema de conducción se hace circular el líquido de refrigeración de forma... [Seguir leyendo]

1. Batería que comprende una carcasa, una o varias celdas de batería (2) dispuestas en la carcasa (1) y una instalación de refrigeración activa para la refrigeración de las celdas de la batería (2) en la carcasa (1) , en la que la instalación de refrigeración activa presenta un líquido de refrigeración, un sistema de conducción (3) para la circulación del líquido de refrigeración y una bomba (4) para el movimiento dirigido del líquido de refrigeración en el sistema de conducción. (3) , en la que en el sistema de conducción (3) está dispuesta una primera válvula (6) para la evaporación regulable y/o controlable de líquido de refrigeración desde el sistema de conducción (3) , caracterizada porque la instalación de refrigeración activa presenta adicionalmente una segunda (8) y una tercera válvula (9) , estando dispuesta la segunda válvula (8) en el sistema de conducción (3) en la dirección del flujo de líquido de refrigeración entre la bomba (4) y las celdas de la batería (4) a refrigerar; la tercera válvula (9) está dispuesta en el sistema de conducción (3) en la dirección del flujo del líquido entre las celdas de la batería (2) a refrigerar y la bomba (4) , y en la que a través del cierre de la segunda (8) y/o de la tercera válvula (9) se puede interrumpir una circulación del líquido de refrigeración en el sistema de conducción (3) , en la que la tercera válvula (9) es idéntica a la primera válvula (3) y la primera válvula (6) está dispuesta en el sistema de conducción (3) de tal manera que la circulación del líquido de refrigeración se realiza a través de la primera válvula (6) , en la que la circulación del líquido de refrigeración se puede interrumpir en el estado abierto en la primera válvula (6) y la primera válvula (6) está configurada como válvula de 3 pasos.

2. Batería de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la primera válvula (6) está dispuesta y realizada de tal forma que a través de la primera válvula (6) en el estado cerrado no se puede extraer del sistema de conducción (3) ningún líquido de refrigeración a través de evaporación, mientras que a través de la primera válvula (3) en el estado abierto se puede extraer desde el sistema de conducción (3) líquido de refrigeración a través de evaporación.

3. Batería de acuerdo con la reivindicación 2, en la que la segunda (8) y/o la tercera válvula (9) está dispuesta en el sistema de conducción (3) más cerca de las celdas de la batería (2) a refrigerar que de la bomba (4) .

4. Batería de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la batería presenta una unidad de regulación y/o unidad de control, que está configurada y dispuesta de tal manera que la primera válvula (6) se abre cuando la bomba (4) falla o se perjudica su función.

5. Batería de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la unidad de regulación y/o unidad de control está configurada y dispuesta de tal manera que la segunda (8) y/o tercera válvula (9) se cierran cuando sale líquido de refrigeración desde el sistema de conducción (3) .

6. Batería de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la unidad de regulación y/o unidad de control son componentes de un sistema de gestión de la batería (BMS) .

7. Automóvil que contiene una batería de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.