具有动态电池单元间隔的电池组的制作方法

具有动态电池单元间隔的电池组
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2022年1月5日提交的美国临时申请第63/296，630号的权益。前述申请的全部公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及储能领域。


背景技术：

4.在锂离子电池中，锂离子在放电期间从负极(阳极)通过电解质移动到正极(阴极)，并且在充电期间从正极(阴极)通过电解质移动到负极(阳极)。阳极材料可以包括嵌入锂的材料，诸如碳基化合物。电解质允许锂离子在阳极和阴极之间移动。锂离子电池单元是包含阳极、阴极、分隔物和电解质的电化学单位。锂离子电池(lib)或电池组是锂离子电池单元的集合。lib壳体(例如，袋或罩)和电互连可用于向设备提供电化学能量。
5.对于电池储能系统(besss)，锂离子电池单元可以被布置在电池组中。电池组可以位于电池架中。电池架或电池组可以位于室内，诸如网络、服务器和/或装备室。电池架或电池组可以位于室外，诸如在外壳和/或容器中。
6.热失控(tr)是锂离子电池(lib)的一个安全问题。例如，当lib损坏时，可能会出现内部短路。释放的热量可能导致温度局部地升高，并且热失控可能开始。当热失控的温度达到150摄氏度(degc)以上时，lib和外罩内的分隔物可能会失效，这进一步增加热量释放。热失控可能传播到相邻的电池单元，并且重复该过程。一些电池单元可能在达到由传感器检测到的最低或阈值温度值时阴燃，并且在一段时间后，诸如几分钟或几小时后，这些电池单元可能达到热失控状态。


技术实现要素：

7.以下是仅用于说明目的的一些发明概念的简短概括。本概括不是详尽的概述，并且不旨在标识关键或重要元素。该概括不旨在限制或约束详细描述中的方面和示例。本领域技术人员将从详细描述中认识到其它新颖的组合和特征。
8.公开了限制热失控从锂离子电池组中的一个锂离子电池单元传播到另一个锂离子电池单元的解决方案的各方面。间隔件机构被结合到电池组中，该间隔件机构感测电池组的—个电池单元何时达到tr阈值温度，并通过增加电池组的电池单元之间的间隔来响应。间隔件机构可以是可操作的以从闭合配置改变到打开配置。例如，当电池单元中的一个达到阈值温度时，受电弓(pantograph)可以用作间隔件机构来分离电池组的锂离子电池单元。例如，当电池单元中的一个达到阈值温度时，伸缩式螺杆驱动件可用作间隔件机构来分离电池组的锂离子电池单元。例如，膨胀材料可以被封装在耐热外壳中，并用作间隔件机构来分离电池组的锂离子电池单元，并且当其中一个电池单元达到阈值温度时，邻近的(例如，相邻的)膨胀外壳将开始膨胀、硬化，并分离热电池单元(例如，温度升高的电池单元)与
邻近的(例如，相邻的)较冷电池单元之间的距离。
9.锂离子电池单元可以作为一个单位一起分离，使得当其中一个电池单元达到阈值温度时，所有电池单元的电池单元间隔一同增加。锂离子电池单元可以单独地分离，使得当中心电池单元达到阈值温度时，邻近(例如，相邻)电池单元的电池单元间隔增加。锂离子电池单元可以被分离成不同的间隔，使得邻近(例如，相邻)电池单元的电池单元间隔基于它们与已经达到阈值温度的中央电池单元的距离而增加。为了给增加的电池单元间隔创造空间，电池组的前面板可以被铰接。电池组的铰接前面板可以在正常操作状况下被锁定，并且当电池单元温度中的一个达到tr阈值温度时，该锁定可以被释放。电池组的电池单元可以被布置在滑动保持器和/或框架上，诸如抽屉滑轨上，以在间隔增加时支撑电池单元重量。作为避免热失控的预防措施，可以增加电池单元间隔，诸如当在该电池单元上检测到温度升高时，增加气流和电池单元的冷却。
10.由于接近热失控事件的电池单元可能表现出额外的物理变化，可使用多种类型的传感器监控电池组的电池单元，以检测可能即将发生的tr事件。可以使用温度传感器监控单元温度。声学传感器可用于检测tr和温度升高的声学前兆。例如，tr和温度升高的声学前兆可能是当电池单元袋排气口释放加压气体时，这产生可识别的声音。气体传感器可用于检测tr事件之前和/或期间产生的气体的存在。压力传感器可用于检测电池单元内部增加的压力。应变仪可用于检测电池单元内部增加的压力。例如，应变仪可以检测电池单元外壳或盖的应变变化。电压传感器或阻抗传感器可用于检测在tr事件之前可能发生的电池单元的电气变化。
附图说明
11.根据以下说明、权利要求和附图，可更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点。本公开通过示例的方式说明，但不限于附图。在附图中，相似的数字表示类似的元件。
12.图1示意性示出了使用受电弓作为间隔件机构来增加电池组中电池单元间隔的示例设备。
13.图2示意性示出了使用外壳内的膨胀材料作为间隔件机构来增加电池组中电池单元间隔的示例设备。
14.图3示意性示出了使用伸缩式螺杆驱动件作为间隔件机构来增加电池组中电池单元间隔的示例设备。
15.图4示意性示出了用于增加电池组中电池单元间隔的示例受电弓间隔件机构。
16.图5示意性示出了用于增加电池组中电池单元间隔的伸缩式螺杆驱动件间隔件机构的示例。
17.图6示出了用于增加电池组中电池单元间隔的示例方法的流程图。
18.图7a示意性示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性可向上延伸的热屏障。
19.图7b示意性示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性可向下延伸的热屏障。
20.图7c示意性示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性伸缩式热屏障。
21.图7d示意性示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性折叠式热屏障。
22.图7e示意性示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性平截面蜗形弹簧。
具体实施方式
23.构成本公开一部分的附图示出了本公开的示例。应当理解，附图中所示和/或这里讨论的示例是非排他性的，并且存在如何实施本公开的其它示例。在适用的地方，相似的数字表示相似的部件。
24.现参考图1，该图1示意性地示出了使用受电弓113、123、133、143、153作为间隔件机构来增加电池组中的电池单元间隔的示例设备100。该设备可以包括电池组110、120、130、140、150的电池架101。每个电池组包括一个或多个电池单元。例如，电池组110可以包括电池单元111a、111b、111c、111d、...111n。n可以是任何合适的整数。电池单元可以是袋式电池单元或棱柱式电池单元。电池组120、130、140、150可以类似地包括一个或多个电池单元(为简洁起见未提及)。设备100的电池组110、120、130、140、150在操作期间可以具有多种配置。每个电池组110、120、130、140、150包括不同的配置。
25.电池组110示出了第一配置(诸如处于闭合配置的间隔件机构)，其中受电弓113和前面板112处于闭合配置。在这种配置中，电池单元111a-111n可以在正常温度下操作，诸如，具有小于第一阈值温度的温度值(由温度传感器感测)。装置114可以监控电池单元111a-111n的温度。装置114、124、134、144、154可以各自包括一个或多个控制器、电机、致动器和/或传感器。传感器可以包括以下中的至少一个：温度传感器、电压传感器、压力传感器、应变仪、声学传感器和/或气体传感器。为简洁起见，温度阈值、温度传感器和/或温度监控是一些示例性测量，但是本领域技术人员能够理解可以使用其它类型的测量。一系列延伸的热屏障115可以放置在电池单元111a-111n的下方和/或上方，其中每个热屏障可以被配置为当每对相邻的电池单元之间的间隔达到足够大以容纳每个热屏障的宽度的距离时进行延伸。
26.电池组120示出了第二配置(诸如具有部分打开的前面板的处于闭合配置的间隔件机构)，其中，前面板122从闭合配置释放，并且受电弓123保持处于闭合配置。响应于传感器报告一个或多个电池单元的温度值在第一阈值之上，前面板122可以由装置124的控制器释放。前面板122可以通过解除闩锁来释放前面板122来进行释放。例如，图4或图5的闩锁407和/或507可以分别用于释放前面板122。例如，第一阈值温度可以被设置为60摄氏度(degc)和120摄氏度之间的第一阈值温度值。前面板122被示出为在前面板122的上边缘上具有铰链128，但是铰链128可以替代地位于前面板122的下边缘127上。受电弓123保持处于闭合配置。如同在电池组120中一样，一系列热屏障125可以放置在电池单元的下方和/或上方。
27.电池组130示出了第三配置(诸如具有完全打开的前面板的处于闭合配置的间隔件机构)，其中前面板132完全打开，并准备延伸受电弓133。设备134的控制器可以使用设备134的一个或多个温度传感器继续监控电池单元温度。例如，控制器可以从装置134的一个或多个传感器接收与电池单元温度相关的温度数据。在一些情况下，打开前面板132可以在
电池组130内产生空气循环以降低电池单元温度，并且可以延迟或避免热失控。如同在电池组120中一样，一系列热屏障135可以放置在电池单元的下方和/或上方。
28.电池组140示出了第四配置(诸如处于部分打开配置的间隔件机构)，其中受电弓143部分打开并从打开的前面板142向外延伸，这增加了电池单元之间的间隔。当装置144的控制器(诸如从温度传感器)接收到升高到第二阈值温度(诸如在80摄氏度和200摄氏度之间的第二阈值温度值)之上的电池单元温度值时，受电弓143可以由装置144的控制器延伸。例如，控制器可以使用装置144的一个或多个传感器来检测电池单元温度。例如，控制器可以使用装置144的电机来延伸该受电弓143。例如，电机旋转受电弓143的一端，使受电弓143延伸。第二阈值温度可以大于第一阈值温度。一系列热屏障145可以放置在电池单元的下方和/或上方，并且当受电弓143延伸时，热屏障145可以将每对电池单元隔开。
29.电池组150示出了第五配置(诸如处于打开配置的间隔件机构)，其中受电弓153完全延伸通过前面板152。一旦受电弓153完全延伸，则装置154的控制器可以停止装置154的电机的操作。电池单元151a、151b、151c、151d、...151n在相邻电池单元之间以足够的距离隔开，以使热屏障155在每对电池单元之间延伸。热屏障155可以包括导热层以从电池单元去除热量。热屏障155可以包括绝缘层以在电池单元之间提供热绝缘。热屏障155的绝缘层可以在电池单元之间提供更急剧的温度梯度，从而降低热失控从一个电池单元传播到另一个电池单元的可能性。
30.现在参考图2，图2示意性地示出了用于使用膨胀材料外壳213、223、233、243、253作为间隔件机构来增加电池组210、220、230、240、250中的电池单元间隔的示例设备200。膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以至少部分由膨胀材料制成。诸如在加热膨胀材料之前，膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以以闭合配置来配置或操作。诸如在加热膨胀材料之后，膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以以打开配置来配置或操作。例如，如在推进阶段所示，电池架201可以包含使用膨胀材料外壳213、223、233、243、253的电池组210、220、230、240、250。装置214、224、234、244、254可以各自包括一个或多个控制器、和/或传感器。例如，在电池组210中，膨胀材料外壳213放置在每对电池单元211a、211b、211c、211d、...211n之间。从单元211a、211b、211c、211d、...211n之间的所有膨胀材料外壳中引用一个膨胀材料外壳213作为示例。电池组210处于正常操作状态，其中电池单元温度(诸如从温度传感器接收到的温度值)没有升高到第一阈值温度(诸如在60摄氏度和120摄氏度之间的第一阈值温度值)之上。前面板212可以闭合。前面板212可以被锁住以防止在处理或维护期间意外打开电池组。例如，图4或图5的闩锁407和/或507可分别用于释放前面板212。装置214的控制器可以被配置为监控电池单元211a-211n的温度。例如，装置214的控制器可以监控来自装置214的一个或多个传感器的数据。如本文所使用的，温度升高到阈值之上的意思意味着控制器被配置为监测来自与电池单元相关联的温度传感器的温度值，将这些温度值与阈值进行比较，并且当这些值中的一个值升高到阈值之上时，则满足条件。这些值可以是以摄氏度表示温度的浮点值、和/或由函数用于产生温度值的传感器值。为了简洁，可以省略对这些值和传感器的明确引用，但是可以暗示，贯穿本公开的示例可以使用这些使用适当配置的控制器和传感器监控温度的技术。
31.电池组220示出电池单元221e达到在第一阈值温度之上的温度值。例如，电池组220的控制器可以被配置为使用温度传感器监控电池单元温度。例如，电池组220的控制器
可以被配置为当电池单元温度值升高到第一阈值温度之上时发送通知。如本文所使用的，术语通知意味着执行传达本文所公开的设备的至少一个电池单元已经超过阈值温度的动作。例如，通知可以是警告、警报、消息、数字消息、激活消息、信号、可见指示、可听指示、触发机制、警示消息、和/或包含命令的消息。例如，使用图形用户界面(gui)向设备的操作员发送通知。例如，向图形用户界面和/或服务器发送警告和/或警报。例如，通知被发送到负责监控设备的服务器，并且服务器启动诸如在gui上显示状态更新、启动灭火系统、和/或向第二监控系统(例如，消防部门系统)发送通知的动作。例如，可以使用由控制器控制的通信电路来发送通知。例如，通信电路可以被配置为与服务器进行通信。例如，通信电路可以被配置为以通信协议进行通信。
32.电池组220的控制器可以被配置为打开前面板222的闩锁。例如，图4或图5的闩锁407和/或507可分别用于释放前面板222。前面板222可以使用弹簧加载机构来闭合。当释放闩锁时，前面板222可以由于加载弹簧的力而打开。电池组220的控制器可以使用装置224的电机和/或致动器打开前面板222。由于相邻电池单元221e的温度升高，膨胀材料外壳223d、223e可能开始膨胀。例如，膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以被配置为对相对较高的温度(诸如300摄氏度至600摄氏度之间的温度)耐热。例如，膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以封装包括气体产生材料和碳基材料的膨胀材料，其中膨胀材料可以被配置为在120摄氏度和200摄氏度之间的温度下转化为泡沫材料(例如，释放气体并开始碳化)。当膨胀材料外壳的温度升高到第一阈值温度之上时，气体产生材料可以开始产生气体，以将碳基材料转化为泡沫材料和/或蜂窝状结构。产生的气体可以导致膨胀材料外壳223d、223e膨胀，并增加温度升高的电池单元221e(也称为
″
热电池单元
″
)与邻近(例如，相邻)电池单元之间的间隔。随着温度升高，产生更多气体以进一步增加间隔，并将膨胀材料转化为碳化泡沫材料。
33.膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以包括耐热柔性外壳和外壳内部的膨胀材料。图2示出了在不同温度下的膨胀材料外壳213、223、233、243、253，其中随着温度的升高，膨胀材料外壳的尺寸可能会增加。例如，膨胀材料外壳213、223、233、243、253的尺寸可以对应于膨胀材料外壳已经达到的温度。膨胀材料可以被粒化(granulated)以允许外壳膨胀，从而使得电池单元分离。当膨胀材料外壳从相邻电池单元的相对较高温度加热时，膨胀材料膨胀并推压邻近的(例如，相邻的)电池单元，从而增加相对较高温度电池单元与相对较低温度邻近的(例如，相邻的)电池单元之间的距离。膨胀材料可以由包括气体和/或蒸汽产生材料、和/或碳基材料的各种材料形成，其中该碳基材料在加热时产生绝缘炭。例如，膨胀材料外壳213、223、233、243、253可以包括氟化乙烯丙烯膜、聚酰亚胺树脂膜、聚酰亚胺膜、聚烯烃膜、聚酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、耐热织物、玻璃纤维布、氧化铝布、二氧化硅布、硅玻璃纤维布、金属织物(诸如铝)、金属箔(诸如铝)和/或类似物。例如，气体产生材料可以包括产生水蒸气作为气体的水合物。例如，膨胀材料可以包括聚磷酸铵、季戊四醇、和/或三聚氰胺。例如，膨胀材料可以包括醋酸乙烯共聚物、和/或苯乙烯丙烯酸酯作为粘合剂。例如，膨胀材料可以包括硅酸钠。例如，膨胀材料可以包括三聚氰胺甲醛树脂。例如，膨胀材料可以包括膨胀型防火密封件。例如，膨胀材料可以包括石墨。例如，膨胀材料可以包括蛭石。
34.电池组230示出了具有进一步升高的温度的电池单元231e，以及由于气体积聚和
电池组230内部的有限高度而达到最大高度限值的外壳233d、233e。装置234的控制器可以被配置为使用装置234的一个或多个温度传感器继续监控电池单元温度。前面板232处于打开配置。电池组240示出了接近临界温度的电池单元241e，并且膨胀材料外壳243d、243e开始将位于最靠近前面板242的电池单元245推压出电池组240。邻近的(例如，相邻的)电池单元(诸如电池单元241d到电池单元241e)的温度可能升高，并且可能导致膨胀材料外壳243c开始产生气体，该气体将膨胀材料外壳243c内的碳基材料转化为泡沫材料。装置244的控制器可以使用装置234的一个或多个温度传感器监控电池单元温度，并且当最热的电池单元的温度值超过第二阈值温度(诸如80摄氏度和200摄氏度之间的第二阈值温度值)时，向诸如操作员发送通知。电池组250示出了接近非常高的温度的电池单元251e和接近其最大尺寸的膨胀材料外壳243d、243e。这可以是电池单元241e和邻近的(例如，相邻的)电池单元(诸如电池单元241d)之间的最大间隔。邻近的(例如，相邻的)电池单元(诸如电池单元241d)的温度可能升高，这可能导致膨胀材料外壳253c也增加与下一个邻近的(例如，相邻的)电池单元251c和251d的间隔。膨胀材料外壳253b也可以示出膨胀的开始。电池组端部的电池单元255可从邻近的(例如，相邻的)膨胀材料外壳253b分离，并使电池组250从前面板252上脱离。装置254的控制器可以使用装置254的一个或多个温度传感器监控电池单元温度，并且当最热的电池单元的温度值超过第二阈值温度(诸如80摄氏度和200摄氏度之间的第二阈值温度值)时，向诸如操作员发送通知。
35.现在参考图3，图3示意性地示出了用于使用伸缩式螺杆驱动件313、323、333、343、353作为间隔件机构来增加电池组310、320、330、340和/或350中的电池单元间隔的示例设备300。设备300可以包括电池组310、320、330、340、350的电池架301。每个电池组包括电池单元，诸如包括电池单元(例如，袋)311a、311b、311c、311d、...311n的电池组310。电池组320、330、340、350可以类似地包括一个或多个电池单元(为简洁起见，未引用)。每个电池组310、320、330、340、350示出了不同的配置和/或不同的方面。装置314、324、334、344、354可以各自包括一个或多个控制器、电机、致动器、和/或传感器。
36.电池组310示出了第一配置(诸如处于闭合配置的间隔件机构)，其中诸如当电池单元311a-311n在正常操作温度下操作时，伸缩式螺杆驱动件313和前面板312处于闭合配置。装置314的控制器可以监控电池单元311a-311n的温度。例如，控制器可以从装置314的一个或多个传感器接收与电池单元温度相关的温度数据。一系列热屏障315可以放置在电池单元311a-311n的下方和/或上方，其中每个热屏障可以被配置为当每对相邻的电池单元之间的间隔达到足够大以容纳每个热屏障的宽度的距离时被延伸。
37.电池组320示出了第二配置(诸如具有部分打开的前面板的处于闭合配置的间隔件机构)，其中前面板322被释放，并且伸缩式螺杆驱动件323保持处于闭合配置。响应于装置324的传感器感测到指示一个或多个电池单元321e的温度在第一阈值之上的温度值，装置324的控制器可以释放前面板322。前面板322可以由释放前面板322的闩锁释放。例如，图4或图5的闩锁407和/或507可分别用于释放前面板322。第一阈值温度可以设置为对应于60摄氏度和120摄氏度之间的温度值。术语
″
对应
″
意味着该值是表示电池单元温度的值，并且实际值可以取决于所使用的控制器和配置。前面板322被示出为具有位于前面板322的上边缘上的铰链328，但是该铰链328可替代地位于前面板322的下边缘327上。伸缩式螺杆驱动件323保持处于闭合配置。一系列延伸的热屏障325可以放置在电池单元下方和/或上方，如
在电池组320中。
38.电池组330示出了第三配置(诸如具有完全打开的前面板的处于闭合配置的间隔件机构)，其中前面板332完全打开，并且准备延伸伸缩式螺杆驱动件333。装置334的控制器可以使用装置334的一个或多个传感器继续监控包括电池单元331e的电池单元的温度。在一些情况下，打开前面板332可以在电池组330内产生空气循环以降低电池单元温度，并且可以延迟和/或避免热失控。一系列热屏障335可以放置在电池单元下方和/或上方，如在电池组320中。
39.电池组340示出了第四配置(诸如处于部分打开配置的间隔件机构)，其中伸缩式螺杆驱动件343部分打开并从打开的前面板342延伸，这增加了电池单元之间的间隔。当装置344的控制器检测到电池单元341e的温度值升高到第二阈值温度(诸如在80摄氏度和200摄氏度之间的第二阈值温度值)之上时，伸缩式螺杆驱动件间隔件机构可以使用控制器来延伸。例如，装置344的控制器可以使用装置344的一个或多个传感器来检测电池单元温度。例如，装置144的控制器可以使用装置344的电机来延伸伸缩式螺杆驱动件间隔件机构。例如，装置344的电机旋转伸缩式螺杆驱动件343的一端，使得伸缩式螺杆驱动件343延伸。当伸缩式螺杆驱动件343延伸时，可以在电池单元之间使用缆绳或链接链来延伸电池单元。一系列热屏障345可以放置在电池单元下方和/或上方。当伸缩式螺杆驱动件343延伸时，热屏障345可以将每对电池单元隔开。
40.电池组350示出了第五配置(诸如处于打开配置的间隔件机构)，其中伸缩式螺杆驱动件353完全延伸通过前面板352。一旦伸缩式螺杆驱动件353被完全延伸，装置354的控制器可以停止装置354的电机的操作。当伸缩式螺杆驱动件353完全延伸时，可以在电池单元之间使用细线、缆绳或链接链来延伸电池单元。例如，细线、缆绳或链接链可以是金属材料、聚合物、陶瓷、或其组合。电池单元351a、351b、351c、351d、351e、...351n在相邻电池单元之间隔开足够的距离，以使热屏障355在每对电池单元之间延伸。热屏障355可以包括导热层以从电池单元去除热量。热屏障355可以包括绝缘层以在电池单元之间提供热绝缘。热屏障355可以具有各向异性的导热率。热屏障355的绝缘层可以在电池单元之间提供更急剧的温度梯度，从而降低热失控从一个电池单元(诸如单元351e)传播到另一个电池单元的可能性。
41.现在参考图4，其示意性地示出了作为用于增加电池组400中的电池单元间隔的间隔件机构的示例性受电弓413。电池单元412根据受电弓413的配置(诸如闭合配置中的间隔件机构)隔开。电池单元412由滑动机构410支撑在电池单元的顶部。滑动机构410可以是顶部支撑机构、底部支撑机构或顶部和底部支撑机构两者。受电弓锚定件401可以固定受电弓413的顶部和底部边缘。受电弓锚定件402可用于打开受电弓413。线性致动器403可以被操作以将受电弓413从闭合配置(如本文所示)改变为打开配置(如图1中的电池组150所示)。装置404的控制器可以连接到温度传感器406、前面板闩锁407和线性致动器403。装置404的控制器可以被配置为使用一个或多个温度传感器406来监控电池单元412的温度。当电池单元412之一的温度值达到第一阈值温度时，装置404的控制器可以打开前面板闩锁407，允许前面板409在铰链408上枢转。铰链408可以是弹簧加载铰链。前面板409可以自动打开(例如，由于加载弹簧的力)。当前面板闩锁407打开时，前面板409可以移动，并且受电弓413可以打开。当一个或多个温度传感器406指示电池单元412之一的温度值已经达到第二阈值温
度时，装置404的控制器可以操作线性致动器403。一系列热屏障405可位于电池单元412上方，其中一个热屏障405位于每对相邻电池单元412之间。随着电池单元间隔的增加，每个热屏障405保持附接到电池单元412之一上。热屏障405可以被配置为当电池单元412之间的间隔达到足够大的距离以容纳每个屏障405的宽度时延伸。
42.现在参考图5，其示意性地示出了作为用于增加电池组500中的电池单元间隔的间隔件机构的示例性伸缩式螺杆驱动件503。电池单元512被间隔开并且由滑动机构510支撑在电池单元的顶部和/或底部上，如图4中所示。例如，电池单元512可以被间隔开并且用锚定件501支撑在顶部上。例如，具有以闭合配置示出的间隔件机构的电池单元512可以被间隔开并且利用锚定件501和滑动机构510支撑在底部上。滑动机构510可以是顶部支撑机构、底部支撑机构、或顶部和底部支撑机构两者。可以操作伸缩式螺杆驱动件503来改变电池单元之间的间隔(如图3中的电池组340和电池组350所示)。例如，伸缩式螺杆驱动件503可以利用电池单元之间的一系列弹簧和/或系缆502附接到组内串联的第一电池单元和/或最后电池单元。当伸缩式螺杆驱动件503打开时，电池单元之间的弹簧和/或系缆502使电池单元512增加间隔。例如，当伸缩式螺杆驱动件503增加电池组500中的第一电池单元512和最后电池单元512之间的距离时，弹簧将推动电池单元512分开。
43.控制器504可以连接到温度传感器506、前面板闩锁507和伸缩式螺杆驱动件503。控制器504可以被配置为使用温度传感器506来监控电池单元512的温度。当电池单元512中的一者的温度值达到第一阈值温度时，控制器504可以打开前面板闩锁507，允许前面板509在铰链508上枢转。铰链508可以是弹簧加载的铰链并且自动打开(例如，由于加载的弹簧的力)。当前面板闩锁507打开时，前面板509可以在伸缩式螺杆驱动件503打开时移动。当一个或多个温度传感器506指示电池单元512中的一者的温度值已经达到第二阈值温度时，控制器504可以操作伸缩式螺杆驱动件503。可以使用控制器504操作伸缩式螺杆驱动件503，以从闭合配置(例如，如这里所示)改变至打开配置(例如，如图3中的电池组350处所示)。一系列热屏障505可位于电池单元512上方，其中一个热屏障505位于每对相邻的电池单元512之间。随着电池单元间隔增加，每个热屏障505保持附接至电池单元512中的一者。热屏障505可被配置为当电池单元之间的间隔达到足够大的距离以容纳每个热屏障505的宽度时延伸。
44.现在参考图6，其示出了用于增加电池组中的电池单元间隔的示例性方法的流程图600。在步骤601处，控制器(例如，装置114、124、134、144、154、214、224、234、244、254、314、324、334、344和/或354的控制器、控制器404、控制器504)可以监控电池单元温度(例如，使用如本文所述的一个或多个温度传感器)。在步骤602处，控制器可确定所监控的电池单元中的一者的温度值(如本文所公开的)已增加到高于第一阈值温度t1。在步骤603处，控制器可以发送通知或警告。在步骤604处，控制器可释放前面板闩锁(如本文所公开的)以允许前面板由于作用在前面板上的力而打开。例如，弹簧机构可以包括来自前电池单元(或前电池单元的支撑件)的力、来自滑动机构的力、来自受电弓的力和/或来自伸缩式螺杆驱动件的力。在步骤605处，控制器可确定所监控的电池单元中的一个的温度值已增加到高于第二阈值温度t2。在步骤606处，控制器可以启动电池单元间隔的增加。例如，控制器可以使线性致动器或电机操作受电弓。例如，控制器可以操作伸缩式螺杆驱动件间隔件机构。接着，在步骤607处，可以将第二通知发送到诸如操作员。
45.在图4、图5和图6中，温度阈值、温度测量、温度监控和/或温度传感器是一些示例性测量，但是本领域技术人员将理解，可以在适当调整阈值的情况下采用使用电压传感器、压力传感器、应变仪、声学传感器和/或气体传感器的其他类型的测量。例如，当特定气体从电池单元泄漏到电池组中并且使用气体传感器检测时，可以检测到热失控。例如，附接到电池单元软包的应变仪可以用于检测阻碍的热失控。
46.现在参考图7a，其示意性地示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性可向上延伸的热屏障700a、700b。热屏障700a、700b可以是热屏障115、125、135、145、155、315、324、335、345、355、405、505。热屏障700a被图示为闭合配置。热屏障700b被图示为延伸配置。热屏障700a、700b可包括连接至框架702的电池单元附接机构701。框架702可将延伸屏障定位在闭合配置703a或延伸配置703b中，使得当电池单元间隔增加时，延伸屏障703a将延伸。延伸屏障703a、703b可包括绝热层。框架702可将延伸屏障定位在闭合配置704b或延伸配置704b中，使得当电池单元间隔增加时，延伸屏障704b将延伸。延伸屏障703a、704b可包括绝热层。绝热层可以是围绕延伸的机械结构的绝热布或织物，诸如弹簧或形状记忆材料。形状记忆材料可以是形状记忆聚合物或合金(诸如镍钛诺)。
47.现在参考图7b，其示意性地示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性可向下延伸的热屏障710a、710b。热屏障710a、710b可以是热屏障115、125、135、145、155、315、324、335、345、355、405、505。热屏障710a被图示为闭合配置。热屏障710b被图示为延伸配置。热屏障710a、710b可包括连接到框架712的电池单元附接机构711。框架712可以将延伸屏障定位在闭合配置713a或延伸配置713b中，使得当电池单元间隔增加时，延伸屏障703a将延伸。延伸屏障713a、713b可包括绝热层。框架712可以将延伸屏障定位在闭合配置714a或延伸配置714b中，使得当电池单元间隔增加时，延伸屏障714a将延伸。延伸屏障714a、714b可包括绝热层。
48.现在参考图7c，其示意性地示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性伸缩式屏障720a、720b。热屏障720a、720b可用作热屏障115、125、135、145、155、315、324、335、345、355、405、505、700a、700b、710a和/或710b。伸缩式屏障720a、720b可分别在闭合配置703a或向上延伸配置703b中用作延伸屏障。伸缩式屏障720a、720b可分别在闭合配置713a或向下延伸配置713b中用作延伸屏障。伸缩式屏障720a被图示为闭合配置。伸缩式屏障720b被图示为延伸配置。伸缩式屏障720a、720b可以包括诸如在722a处(在闭合配置中)或在722b处(在延伸配置中)的金属丝横截面涡卷弹簧。环绕弹簧722a、722b是布置在嵌入的同心矩形中的垂直屏障721a和721b的伸缩堆叠(分别为闭合配置和打开配置)。
49.现在参考图7d，其示意性地示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性折叠热屏障730a、730b。热屏障730a 730b可用作热屏障115、125、135、145、155、315、324、335、345、355、405、505、700a、700b、710a和/或710b。折叠屏障730a、730b可以分别在闭合配置703a或延伸配置703b中用作延伸屏障。折叠屏障730a、730b可以分别在闭合配置713a或延伸配置713b中用作延伸屏障。折叠屏障730a被图示为闭合配置。折叠屏障730b被图示为延伸配置。折叠屏障730a、730b可以包括铰链712和段733a(在闭合配置中)和段733b(在延伸配置中)。铰链712(例如，弹簧加载铰链或柔性区域)可以允许从闭合配置中的段733a到延伸配置中的段733b的变化。折叠屏障733a和733b可以包括绝热层和导热层，该绝热层和导热层被配置为提供允许热量从相邻电池之间流出的各向异性的热导率。例如，在
电池单元之间的方向(水平)上的热导率低(热阻高)，并且在与电池单元平行的方向上的热导率高(热阻低)。
50.现在参考图7e，其示意性地示出了用于部署在具有增加的间隔的电池单元之间的示例性扁平横截面的涡卷弹簧740。图7e从三个侧面示出了打开配置的涡卷弹簧740。涡卷弹簧740可以用作热屏障115、125、135、145、155、315、324、335、345、355、405、505、700a、700b、710a和/或710b。涡卷弹簧740可在闭合配置703a或在向上延伸配置703b中用作延伸屏障。涡卷弹簧740可以在闭合配置713a或在向下延伸配置713b中用作延伸屏障。涡卷弹簧740可包括基本上等于电池单元高度的高度741(在延伸配置中)、基本上等于电池单元宽度的长度742、和/或基本上等于电池单元之间的延伸间隔的宽度743。当处于闭合配置时，涡卷弹簧740的总高度等于涡卷弹簧740的一个圈744的高度。类似地，热屏障115、125、135、145、155、315、324、335、345、355、405、505、700a、700b、710a、710b中的一者或多者可包括基本上等于电池单元高度的高度、基本上等于电池单元宽度的长度、和/或基本上等于电池单元之间的延伸间隔的宽度。
51.本文公开的具体尺寸、具体材料、具体范围、具体电阻率、具体电压、具体形状和/或其他具体特性和值在本质上是示例性的，并且不限制本公开的范围。本文对给定参数的特定值和特定值范围的公开不排除可用于本文公开的一个或多个示例中的其他值和值范围。此外，可以设想，本文所述的具体参数的任何两个特定值可定义可适合于给定参数的值范围的端点。例如，给定参数的第一值和第二值的公开可以解释为公开了第一值和第二值之间的任何值也可以用于给定参数。例如，如果参数x在本文中被例示为具有值a并且还被例示为具有值z，则设想参数x可具有从约a至约z的值范围。类似地，设想参数的两个或更多个值范围(无论这样的范围是嵌套的、重叠的还是不同的)的公开包含可使用所公开的范围的端点来要求保护的值的范围的所有可能的组合。例如，如果参数x在此被示例为具有1-10，和/或2-9，和/或3-8范围内的值，则还可以设想参数x可以具有其他范围的值，包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10，和3-9。
52.在各种说明性特征的描述中参考了附图，附图形成本文的一部分，并且其中以说明的方式示出了可实践本公开的方面的各种特征。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他特征并且可以进行结构和功能修改。
53.如在本公开中使用的诸如
″
多个
″
的术语指示具有和/或涉及若干部分、元件和/或构件的性质。
54.可以注意到，本文在元件之间阐述了各种连接。这些连接是一般性描述的，并且除非另外指明，否则可以是直接或间接的；本说明书并不旨在在这方面进行限制，并且可以设想直接和间接连接两者。此外，任何示例中的一个特征的元件可以与任何示例中的其他特征的元件以任何组合或子组合进行组合。
55.所有描述的特征和描述的特征的修改可用于本文教导的示例的所有方面。此外，本文所述的所有示例的所有特征以及特征的所有修改可彼此组合和互换。
56.以下条款是本文公开的技术方案的各方面的示例：
57.条款1：一种装置，该装置包括：
58.包括前面板的电池组；
59.位于该电池组内的多个电池单元；和
60.间隔件机构，被配置为在闭合配置和打开配置中操作，其中该间隔件机构控制该多个电池单元中的每一者之间的距离，包括在闭合配置中在多个电池单元中的每一者之间设置第一距离，并且在该打开配置中在多个电池单元中的每一者之间设置第二距离，其中该第一距离小于该第二距离。
61.条款2：该装置还包括：
62.传感器，被配置为测量多个电池单元中的至少一者的温度；和
63.控制器，其被配置为：
64.使用传感器监控该多个电池单元中的至少一者的温度值；
65.在第一温度值超过第一阈值之后，打开该电池组的前面板，以及
66.在第二温度值超过第二阈值之后，将该间隔件机构从该闭合配置改变至打开配置，
67.其中该传感器是以下中的至少一者：温度传感器、电压传感器、压力传感器、应变仪、声学传感器或气体传感器。
68.条款3.该装置还包括连接到控制器的通信电路，其中控制器还被配置为在第一温度值超过第一阈值之后使用通信电路发送第一通知。
69.条款4.该装置还包括连接到控制器的通信电路，其中控制器还被配置为在第二温度值超过第二阈值之后使用通信电路发送第二通知。
70.条款5.该装置，其中该间隔件机构包括受电弓，并且其中受电弓被配置为从闭合配置改变至打开配置。
71.条款6.该装置，其中该间隔件机构包括伸缩式螺杆驱动件，并且其中该伸缩式螺杆驱动件被配置为从该闭合配置改变至该打开配置。
72.条款7.该装置，其中该间隔件机构包括电机，该电机被配置为在电机被启动时将间隔件机构从闭合配置改变至打开配置。
73.条款8.该装置，其中该间隔件机构包括耐热外壳和位于该耐热外壳内的膨胀材料，并且其中该间隔件机构位于该多个电池单元中的两个相邻电池单元之间。
74.条款9.该装置，其中多个电池单元中的每对相邻电池单元包括中间间隔件机构。
75.条款10.该装置还包括被配置为当该多个电池单元为打开配置时在该多个电池单元中的每对电池单元之间延伸的热屏障系列。
76.条款11.该装置，其中该热屏障系列包括绝热层。
77.条款12.该装置，其中该热屏障系列包括导热层。
78.条款13.该装置，其中该热屏障系列被配置为在闭合配置或打开配置中操作。
79.条款14.该装置，其中该热屏障系列包括弹簧。
80.条款15.该装置，其中该热屏障系列包括伸缩式屏障。
81.条款16.该装置，其中该热屏障系列包括伸缩式弹簧。
82.条款17.该装置，其中该热屏障系列包括涡卷弹簧。
83.条款18.该装置，其中该间隔件机构包括细丝、线缆或链条以在该打开配置中分隔该多个电池单元。
84.条款19.一种方法，该方法包括：
85.在多个电池单元中的至少一者的第一温度值超过第一阈值之后，打开包括该多个
电池单元的电池组的前面板；以及
86.在第二温度值超过第二阈值之后，将间隔件机构从闭合配置改变至打开配置；
87.其中该间隔件机构控制该多个电池单元中的每一者之间的距离，包括在闭合配置中在多个电池单元中的每一者之间设置第一距离，并且在该打开配置中在多个电池单元中的每一者之间设置第二距离，其中该第一距离小于该第二距离。
88.条款20.该方法还包括使用传感器监控多个电池单元中的至少一者的温度，其中传感器为以下中的至少一者：温度传感器、电压传感器、压力传感器、应变仪、声学传感器或气体传感器。
89.条款21.该方法还包括在第一温度值超过第一阈值之后，使用通信电路发送第一通知。
90.条款22.该方法还包括在第二温度值超过第二阈值之后，使用通信电路发送第二通知。
91.条款23.该方法，其中该间隔件机构包括受电弓，并且其中该受电弓被配置为从闭合配置改变至打开配置。
92.条款24.该方法，其中该间隔件机构包括伸缩式螺杆驱动件，并且其中该伸缩式螺杆驱动件被配置为从该闭合配置改变至该打开配置。
93.条款25.该方法，其中该间隔件机构包括电机，该电机被配置为当该电机被启动时将该间隔件机构从该闭合配置改变至该打开配置。
94.条款26.该方法，其中该间隔件机构包括耐热外壳和位于该耐热外壳内的膨胀材料，并且其中该间隔件机构位于该多个电池单元中的两个相邻电池单元之间。
95.条款27.该方法，其中多个电池单元中的每对相邻电池单元包括中间间隔件机构。
96.条款28.该方法还包括延伸多个热屏障，其中当多个电池单元为打开配置时，该多个热屏障中的一者在该多个电池单元中的一对电池单元之间延伸。

技术特征：
1.一种装置，包括：电池组，其包括前面板；位于所述电池组内的多个电池单元；以及间隔件机构，被配置为在闭合配置和打开配置中操作，其中所述间隔件机构控制所述多个电池单元中的每个电池单元之间的距离，包括在所述闭合配置中在所述多个电池单元中的每个电池单元之间设置第一距离，以及在所述打开配置中在所述多个电池单元中的每个电池单元之间设置第二距离，其中，所述第一距离小于所述第二距离。2.如权利要求1所述的装置，还包括：传感器，被配置为测量所述多个电池单元中的至少一个电池单元的温度；以及控制器，被配置为：使用所述传感器监控所述多个电池单元中的至少一个电池单元的温度；在第一温度值超过第一阈值之后，打开所述电池组的所述前面板，以及在第二温度值超过第二阈值之后，将所述间隔件机构从所述闭合配置改变至所述打开配置，其中，所述传感器是温度传感器、电压传感器、压力传感器、应变仪、声学传感器或气体传感器中的至少一个。3.如权利要求1或2中任一项所述的装置，还包括连接到所述控制器的通信电路，其中，所述控制器还被配置为：在所述第一温度值超过所述第一阈值之后使用所述通信电路发送第一通知，或者在所述第二温度值超过所述第二阈值之后使用所述通信电路发送第二通知。4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述间隔件机构包括以下中的至少一项：受电弓，并且其中，所述受电弓被配置为从所述闭合配置改变至所述打开配置；伸缩式螺杆驱动件，并且其中，所述伸缩式螺杆驱动件被配置为从所述闭合配置改变至所述打开配置；电机，被配置为当所述电机被启动时将所述间隔件机构从所述闭合配置改变至所述打开配置；耐热外壳和位于所述耐热外壳内的膨胀材料，并且其中，所述间隔件机构位于所述多个电池单元的两个相邻电池单元之间；细丝、线缆或链条，用于在所述打开配置中分隔所述多个电池单元。5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，还包括热屏障系列，其被配置为当所述多个电池单元处于所述打开配置时在所述多个电池单元的每对电池单元之间延伸。6.如权利要求5所述的装置，其中，所述热屏障系列被配置为以闭合配置或打开配置操作。7.如权利要求5或6中任一项所述的装置，其中，所述热屏障系列包括隔热层、导热层、弹簧、伸缩屏障、伸缩弹簧和蜗卷弹簧中的至少一种。8.一种方法，包括：在多个电池单元中的至少一个电池单元的第一温度值超过第一阈值之后，打开包括所述多个电池单元的电池组的前面板；以及
在第二温度值超过第二阈值之后，将间隔件机构从闭合配置改变至打开配置；其中，所述间隔件机构控制所述多个电池单元中的每个电池单元之间的距离，包括在所述闭合配置中在所述多个电池单元中的每个电池单元之间设置第一距离，以及在所述打开配置中在所述多个电池单元中的每个电池单元之间设置第二距离，其中，所述第一距离小于所述第二距离。9.如权利要求8所述的方法，还包括使用传感器监控所述多个电池单元中的至少一个电池单元的温度，其中，所述传感器是温度传感器、电压传感器、压力传感器、应变仪、声学传感器或气体传感器中的至少一个。10.如权利要求8或9中任一项所述的方法，还包括：在所述第一温度值超过所述第一阈值之后，使用通信电路发送第一通知。11.如权利要求8至10中任一项所述的方法，还包括：在所述第二温度值超过所述第二阈值之后，使用通信电路发送第二通知。12.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，所述间隔件机构包括以下中的至少一项：受电弓，并且其中，所述受电弓被配置为从所述闭合配置改变至所述打开配置；伸缩式螺杆驱动件，并且其中，所述伸缩式螺杆驱动件被配置为从所述闭合配置改变至所述打开配置；电机，被配置为当所述电机被启动时将所述间隔件机构从所述闭合配置改变至所述打开配置；或耐热外壳和位于所述耐热外壳内的膨胀材料，并且其中，所述间隔件机构位于所述多个电池单元的两个相邻电池单元之间。13.如权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，所述多个电池单元中的每对相邻电池单元包括中间间隔件机构。14.如权利要求8至13中任一项所述的方法，还包括延伸多个热屏障，其中，当所述多个电池单元处于所述打开配置时，所述多个热屏障之一在所述多个电池单元中的电池单元对之间延伸。

技术总结
在此公开了一种用于控制电池单元的间隔的装置。该装置监控电池单元的温度，并且当电池单元温度值超过阈值时，使用间隔件机构将电池单元间隔的配置从初始闭合配置改变至打开配置。在闭合配置期间，间隔是电池单元之间的第一距离，而在打开配置期间，是电池单元之间的第二距离。第二距离基本上大于第一距离，以将锂离子电池单元进一步分开，从而降低了热失控事件从一个电池单元传播到相邻电池单元的概率。间隔件机构可以包括伸缩或扩展框架、电机、一个或多个传感器、以及被配置为操作机械间隔件的控制器。间隔件的控制器。间隔件的控制器。


技术研发人员：G.麦克利 B.R.冈伯格 I.尤斯科维奇
受保护的技术使用者：太阳能安吉科技有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/7/11