能量储存系统的制作方法

1.本公开涉及一种能量储存系统，该能量储存系统能够准确地检测其中已经发生事件的电池单体或模组并喷射灭火剂。


背景技术：

2.能量储存系统可以与可再生能量系统(诸如太阳能电池)连接，并可以配置为在电力需求低时储存电力并在电力需求高时使用所储存的电力，并且指包括大量由二次电池组成的电池单体的装置。
3.通常，能量储存系统配置为使得多个电池单体被容纳在多个托盘中，该多个托盘被容纳在机架中，多个机架被容纳在容器箱中。
4.另外，最近，已经存在火灾在能量储存系统中发生的情况。由于能量储存模组的性质，当发生火灾时，存在不容易灭火的问题。能量储存模组由多个电池单体组成，因此通常具有高容量和高输出。因此，正在研究用于增加能量储存模组的安全性的技术。


技术实现要素：

5.本公开提供一种能量储存系统，该能量储存系统能够准确地检测其中已经发生事件的电池单体或模组并喷射灭火剂。
6.本公开的这些和其它的方面和特征将在本公开的示例性实施方式的以下描述中被描述或者将从该以下描述变得明显。
7.根据本公开的一实施方式的一种能量储存系统可以包括：机架，在内部具有空间；多个模组，容纳在机架中并且每个包括在其中沿一个方向排列的多个电池单体；以及感测线，沿着所述多个模组中的每个的一侧形成。
8.这里，感测线可以设置在与所述多个电池单体在所述多个模组中的每个中沿其排列的所述一个方向相同的方向上。
9.此外，对于垂直地设置在机架中的多个所述模组，感测线可以在相反的方向上交替地布置。
10.此外，感测线可以配置为恒定温度感测线性传感器。
11.此外，感测线可以具有通过扭绞涂覆有温度敏感材料的钢导线形成的导线结构。
12.此外，电源线和接地线可以分别连接到感测线的两端。
13.此外，与感测线串联连接的分流电阻器可以存在于电源线和接地线之间，并且可以进一步提供连接到分流电阻器的控制器。
14.此外，控制器可以接收分流电阻器的两端的电压作为输入值。
15.此外，可以进一步包括灭火系统，该灭火系统与控制器并联连接并接收分流电阻器的两端的电压作为输入值。
16.此外，当感测到跨过分流电阻器的电压时，控制器和/或灭火系统可以向灭火器件施加喷射灭火剂的控制信号。
附图说明
17.图1是根据本公开的一实施方式的能量储存系统中的机架的配置的透视图。
18.图2是示出根据本公开的一实施方式的用于在能量储存系统中的机架的下端处安装感测线的方法的概念图。
19.图3是示出根据本公开的一实施方式的能量储存系统中使用的感测线的结构图。
20.图4a和图4b是当在根据本公开的一实施方式的能量储存系统中发生事件时的操作的概念图。
21.图5a和图5b是示出当在根据本公开的另一实施方式的能量储存系统中发生事件时的操作的概念图。
具体实施方式
22.现在将在下面参照附图更全面地描述示例实施方式；然而，它们可以以不同的形式实施并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式。更确切地，这些实施方式被提供来使得本公开将是彻底和完整的，并将本发明的范围全面传达给本领域技术人员。
23.在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，将理解，当元件a被称为“连接到”元件b时，元件a可以直接连接到元件b，或者居间元件c可以存在于它们之间，使得元件a和元件b彼此间接连接。
24.这里使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本公开。如这里使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。还将理解，术语“包括或包含”和/或“包括或包含
……
的”，当在本说明书中使用时，指定所阐述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
25.将理解，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一个区别开。因此，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分，而没有脱离本公开的教导。
26.为了易于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在
……
下方”、“在
……
下面”、“下”、“在
……
上方”、“上”等来描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解，除了附图中绘出的取向之外，空间关系术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同方向。例如，如果附图中的元件或特征被翻转，被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将于是取向为在其它元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在
……
下方”可以涵盖之上和之下两种取向。
27.在下文，在参照附图描述根据本公开的一实施方式的电极组件之前，将首先描述一般的电极组件结构。图1是示出根据本公开的一实施方式的能量储存系统中的机架的配置的透视图。图2是示出根据本公开的一实施方式的用于在能量储存系统中的机架的下端处安装感测线的方法的概念图。
28.首先，参照图1，根据本公开的一实施方式的能量储存系统10可以包括一个或更多
个机架100和200。这里，由于第二或随后的机架200与第一机架100相同，所以为了方便起见，将主要描述第一机架100(在下文称为“机架”)。
29.如图1所示，机架100可以包括机架框架110、容纳在机架框架110中的多个电池模组(120和130)以及沿着多个电池模组(120和130)形成的感测线140。
30.机架框架110可以在内部具有以规则间隔划分的容纳空间。多个电池模组(120和130)可以容纳在机架框架110中。此外，包括模组电池管理系统(bms)的电路板联接到机架框架110的后表面以执行各个电池模组(120和130)的感测和控制。此外，如随后将描述的，感测线140沿着所述多个电池模组(120和130)形成以感测在电池模组中发生的事件。
31.在所述多个电池模组(120和130)的每个内部，多个电池单体可以根据所需要的输出以各种方式串联、并联或串/并联的排列和连接。在这样的电池单体中，电极组件可以容纳在壳体内，并且电极组件可以配置为在隔膜置于正电极板和负电极板之间的状态下被卷绕、堆叠或层叠，正电极板和负电极板具有涂覆有活性材料的区域，例如涂覆部分。此外，壳体的顶部可以由盖板密封。此外，在电池单体中，分别电连接到正电极板的未涂覆部分和负电极板的未涂覆部分的电极端子可以暴露在盖板上方。此外，具有比其它区域的厚度小的厚度的通风口可以形成在盖板的大致中心处，并且当电池单体的内部压力上升超过参考水平时，通风口可以被打开以将气体排放到外部从而防止爆炸。
32.此外，所述多个电池模组(120和130)也可以分别以各种方式串联、并联或串/并联连接，使得期望的输出可以在机架100中产生。
33.感测线140可以沿着所述多个电池模组(120和130)的每个的一侧形成。因此，当诸如通风口打开或火灾的事件发生在电池模组(120和130)的一些电池单体中时，可以通过感测线140感测相应电池单体的位置，因此，可以伴随喷射灭火剂的操作。
34.参照图1，将描述感测线140在机架100内的布置。基于机架100，感测线140可以被布置为从位于一侧的第一组模组120的最顶部的第一模组120_1到位于最底部的第n模组120_n依次经过。此外，感测线140可以被布置为从位于机架100的另一侧的第二组模组130的最底部的第n模组130_n到位于最顶部的第一模组130_1依次经过。根据这种布置，由于感测线140经过构成机架100的所有模组120_1至120_n和130_1至130_n，所以当在特定模组中的电池单体中发生事件时，能够感测到相应电池单体的位置。
35.具体地，参照图2，感测线140可以沿着每个模组的一个表面(例如下表面)设置。如图2中的实线所示，当感测线140相对于第一组模组120设置时，感测线140可以沿着该模组的前端或后端形成，然后沿着该模组的下表面设置。因此，感测线140可以布置在与多个电池单体在模组中沿其排列的方向相同的方向上。此外，在这种状态下，当感测线140联接到下一个模组时，感测线140再次沿着该模组的前端或后端布置，然后沿着该模组的下表面设置。将基于每个模组内的方向来描述感测线140的布置形状。感测线140可以在从前端到后端的方向上设置在第一组模组120的第一模组120_1的下表面上，可以在从后端到前端的方向上设置在第二模组120_2的下表面上，可以在从前端到后端的方向上设置在第三模组120_3的下表面上。也就是，基于第一组模组120的模组120_1至120_n的下表面，感测线140可以从前端到后端和从后端到前端交替地布置。也就是，感测线140可以在相反的方向上交替地布置。然而，即使用这种布置，感测线140也在与电池单体的排列相同的方向上经过各个模组120_1至120_n的下表面，因此可以检测特定电池单体的事件。在另一些实施方式中，
感测线140也可以设置在各个模组120_1至120_n的上表面上。
36.此外，如图2所示，感测线140(其布置已经完成到作为第一组模组120的最底部的第n模组120_n的下表面)可以沿着与其相邻的第二组模组130的第n模组130_n的下表面设置。之后，感测线140在机架100中的布线可以通过经过位于第n模组130_n上方的所有模组并最终经过在顶端的第一模组130_1的下表面来完成。然而，根据本领域技术人员的选择，感测线140可以相对于相邻的机架200以相同的方式进一步设置。
37.在下文，将更详细地描述根据本公开的一实施方式的能量储存系统的感测线的配置。
38.图3是示出根据本公开的一实施方式的能量储存系统中使用的感测线的结构图。
39.感测线140的操作原理可以利用扭绞力，通过该扭绞力，扭绞在一起的钢导线试图返回到扭绞之前的形状。
40.感测线140可以配置为使得钢导线的外侧覆盖有温度敏感材料141和142(其具有非常小的耐热性能且为电绝缘材料)，然后将两根被绝缘的钢导线扭绞并用保护带143包裹，保护带143的外侧覆盖有绝缘熔融材料144和阻燃材料145。在过热或火灾的情况下，在感测线140中，当温度敏感材料141和142由于热或火焰而熔化时，扭绞的钢导线彼此接触，导致钢导线之间的短路，并且短路电流在这两根钢导线之间流动。温度敏感材料141和142可以被设定为在80至120度的温度熔化。因此，当在特定的电池单体中通风口被打开或者发生火灾并且达到相应的温度范围时，温度敏感材料141和142熔化，并且内部钢导线彼此接触，导致短路。
41.此外，当从控制器(其将在随后描述)中提前获知直到感测线140的短路点的钢导线电阻时，控制器可以利用短路电流知道短路发生在哪个位置。此外，如上所述，感测线140沿着设置在所有的机架100和200中的模组120_1至130_n的下表面设置，因此每个模组中的每个电池单体具有距控制器的不同距离。因此，控制器能够通过短路电流识别已经发生事件的电池单体或模组在机架100和200或第一组模组120和第二组模组130中电池单体的准确位置。
42.在下文，将描述根据本公开的一实施方式的当在能量储存系统中发生事件时控制器的操作。
43.图4a和图4b是示出当在根据本公开的一实施方式的能量储存系统中发生事件时的操作的概念图。
44.参照图4a，能量储存系统10中的感测线140可以通过分流电阻器20和限流电阻器21连接在电源(24v dc)和接地(gnd)之间。此外，分流电阻器20的两端可以通过放大器电路22连接到控制器30，并且配备有灭火剂的灭火器件40可以设置在能量储存系统10内部或附近。
45.在这种状态下，控制器30可以通过分流电阻器20的电压来实时检查流经感测线140的短路电流的存在或不存在以及短路电流的大小。在正常状态下，由于在感测线140中不产生短路电流，所以跨过分流电阻器20的电压可以显示为0v。
46.另外，参照图4b，当在能量储存系统10中的一些电池单体中发生诸如通风口打开或火灾的事件时，感测线140的温度敏感材料141和142熔化，并且钢导线彼此接触，导致短路。此外，由于施加到感测线140的两端的电源(24v dc)和接地(gnd)之间的电势差，可以产
生短路电流，从而也可以在分流电阻器20的两端产生电压。当然，如上所述，感测线140的短路位置可以根据发生事件的电池单体的位置而改变，并且电阻可以改变，因此短路电流的大小和跨过分流电阻器20的电压的大小也可以改变。因此，控制器30可以通过分流电阻器20的电压来感测其中已经发生事件的电池单体以及模组在机架100和200以及第一组模组120和第二组模组130中的位置。此外，控制器30可以通过灭火器件40将灭火剂喷射到相应的位置，并且还可以旁路相应的电池单体或模组的充电/放电电流，从而停止充电和放电操作。
47.在下文，将描述根据本公开的另一实施方式的当在能量储存系统中发生事件时控制器的操作。
48.图5a和图5b是示出当在根据本公开的另一实施方式的能量储存系统中发生事件时的操作的概念图。
49.参照图5a，在根据本公开的另一实施方式的能量储存系统中，可以提供控制器30和单独的灭火系统50，灭火系统50可以分流并接收连接到分流电阻器20的放大器电路22的输出信号。因此，灭火系统50与控制器30并联连接，因此能够独立于控制器30操作。
50.另外，当正常操作由于内部错误或故障而不能在控制器30中进行时，灭火系统50独立地向灭火器件40施加控制信号，因此灭火器件40向其中发生事件的电池单体喷射灭火剂。
51.因此，通过这样的双重操作，当在电池单体中发生事件时，可以至少执行喷射灭火剂，从而防止在构成能量储存系统的电池单体之间发生连锁爆炸或火灾。
52.如上所述，在根据本发明的能量储存系统中，感测线设置在安装于机架中的每个模组的一个表面上，因此，当在模组中的电池单体中发生事件时，能够准确地感测相应模组和电池单体的位置。
53.尽管已经对前述实施方式进行了描述以实施本公开，但是本领域普通技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而没有背离如所附权利要求所限定的本公开的精神和范围。
54.本技术要求于2022年1月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0012601号的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术特征：
1.一种能量储存系统，包括：机架，在内部具有空间；多个模组，容纳在所述机架中并且每个包括在其中沿一个方向排列的多个电池单体；以及感测线，沿着所述多个模组中的每个的一侧形成。2.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中所述感测线设置在与所述多个电池单体在所述多个模组的每个中沿其排列的所述一个方向相同的方向上。3.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中对于垂直地设置在所述机架中的多个模组，所述感测线在相反的方向上交替地布置。4.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中所述感测线配置为恒定温度感测线性传感器。5.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中所述感测线具有通过扭绞涂覆有温度敏感材料的钢导线而形成的导线结构。6.根据权利要求1所述的能量储存系统，其中电源线和接地线分别连接到所述感测线的两端。7.根据权利要求6所述的能量储存系统，还包括：与所述感测线串联连接的分流电阻器，存在于所述电源线和所述接地线之间；以及连接到所述分流电阻器的控制器。8.根据权利要求7所述的能量储存系统，其中所述控制器接收所述分流电阻器的两端的电压作为输入值。9.根据权利要求8所述的能量储存系统，还包括灭火系统，所述灭火系统与所述控制器并联连接并接收所述分流电阻器的两端的电压作为输入值。10.根据权利要求9所述的能量储存系统，其中当感测到跨过所述分流电阻器的所述电压时，所述控制器和/或所述灭火系统向灭火器件施加喷射灭火剂的控制信号。

技术总结
本公开提供一种能量储存系统，其能够准确地检测其中已经发生事件的的电池单体或模组并喷射灭火剂。作为一示例，公开一种能量储存系统，该能量储存系统包括：机架，在内部具有空间；多个模组，容纳在机架中并且每个包括在其中沿一个方向排列的多个电池单体；以及感测线，沿着所述多个模组中的每个的一侧形成。沿着所述多个模组中的每个的一侧形成。沿着所述多个模组中的每个的一侧形成。


技术研发人员：姜成求 严栽弼 朴正根 徐宰原 林亨勋
受保护的技术使用者：三星SDI株式会社
技术研发日：2023.01.28
技术公布日：2023/8/1