一种供电装置及储能系统的制作方法

1.本技术涉及储电装置技术领域，尤其涉及到一种供电装置及储能系统。


背景技术：

2.电池自从出现之后，给人们的生活带来了巨大的改变，从小型的便携式电子设备(例如智能手机、智能手表、平板电脑和笔记本电脑等)到大型移动设备(例如电动汽车、电动卡车和电动轮船)等都依赖于电池提供的能量而运行。而不同应用场景对电池容量电压的要求不同，单元电池通常通过串并联的方式进行工作。
3.例如在电动汽车、电动卡车和电动轮船中，由于这类场景需要的电量可达到几十至几百kwh，且电压往往达到几百至上千伏特，因此将若干个单元电池先通过串并联的方式形成具有达到一定容量的电池包。
4.电池包存在热失控的隐患，例如出现爆炸或者失火的情况。对于使用该电池包的设备具有也具有安全隐患，因此，当电池包出现热失控后及时发现，并迅速处理，可以提升电池包的安全性。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种供电装置及储能系统，以便于在供电装置出现热失控时，及时发现，一提升供电装置的安全性。
6.第一方面，本技术提供了一种供电装置，该供电装置包括壳体、电池单元和柔性电路板。其中：壳体包括容置腔，电池单元设置于容置腔内，壳体具有与容置腔连通的阀口，阀口连接有阀门。具体的，该阀门与阀口位置的连接较为薄弱，当容置腔内出现压力膨胀时，容置腔的阀门会先与阀口断开连接，以释放容置腔内的压力。上述柔性电路板设置于壳体，柔性电路板包括第一区域和第二区域，第一区域的金属层与第二区域的金属层导电连接，第一区域的厚度小于第二区域的厚度，第一区域覆盖阀门。在供电装置出现热失控时，容置腔内的压强增大，且会产生较多的量，导致第一区域的金属层被阀门冲开或者热熔断。上述柔性电路板可以与控制器连接，则控制器可以根据上述第一区域的金属层电信号断开判断供电装置出现热失控的情况，以发出警报信号，从而可以进行进一步应急处理，以减少损失，且可以提升供电装置的安全性。
7.具体的技术方案中，上述第一区域的金属层的形态不做限制，例如，第一区域的金属层为金属丝或者金属片。采用金属丝或者金属片的金属层结构较为简单，设计方便，针对第一区域的金属层的熔点和尺寸较为容易控制。
8.当上述第一区域的金属层为金属丝时，上述金属丝的截面面积小于或者等于0.08平方毫米。
9.当上述第一区域的金属层为金属片时，上述金属片的宽度小于或者等于阀门的宽度的一半。
10.当上述第一区域的金属层为金属片时，上述金属片的厚度小于或者等于0.05毫
米。
11.上述金属丝和金属片满足上述尺寸要求，则可以使得供电装置出现热失控时，第一区域的金属层可以迅速的做出相应，以便于尽快的对供电装置出现的热失控情况进行处理。
12.此外，上述第一区域的金属层的熔点范围可以根据不同类型电池调整，例如三元类型电池熔点范围应低于1000摄氏度，铁锂类型电池熔点范围应低于700摄氏度。以保证供电装置出现热失控时，第一区域的金属层可以较为迅速的熔断，以发出信号。
13.上述第一区域在柔性电路板的形态也不做限制，一种技术方案中，上述第一区域设置于两个第二区域之间，第一区域的金属层为金属部件，金属部件的两端分别与相邻的第二区域焊接。上述柔性电路板可以不是一体结构，例如包括多个上述第二区域，在利用上述金属部件来连接相邻的第二区域。
14.另一种技术方案中，上述第一区域和第二区域为一体结构。也就是说，上述柔性电路板为一体结构，第一区域和第二区域为柔性电路板不同的区域。该方案有利于简化柔性电路板的安装工艺。
15.该方案中，上述第一区域的金属层与第二区域的金属层形成电路图案。该方案可以实现柔性电路板的复用，有利于降低供电装置的成本。
16.进一步的，上述壳体包括多个容置腔和多个电池单元，每个容置腔内设置有电池单元；柔性电路板包括多个第一区域；每个壳体的阀门至少覆盖有一个第一区域。该方案可以对每个容置腔内的电池单元热失控情况进行监控。此外，还可以对多个容置腔进行变化，以确定出现热失控的电池的位置，以便于精准定位并及时处理。
17.具体的技术方案中，上述柔性电路板还用于监测供电装置的电压和温度。该方案可以实现柔性电路板的复用，且用于检测供电装置的电压和温度时，柔性电路板具有与上述容置腔或者容置腔内的电池单元对应的编号信息，则监测电池单元出现热失控时，也可以复用上述编号信号。该方案有利于降低供电装置的成本。
18.上述供电装置还可以包括控制器，该控制器与柔性电路板连接，当控制器检测到柔性电路板的第一区域电路断开时，控制器用于控制与电路断开的第一区域对应的电池停止工作。
19.进一步的技术方案中，上述控制器还与消防模块连接；当控制器检测到柔性电路板的第一区域电路断开时，控制器用于控制消防模块启动。消防模块可以及时对出现热失控的电池单元进行灭火，以减少供电装置出现爆炸或者失火的情况。
20.上述供电装置的具体类型不做限制，一种技术方案中，上述供电装置为电池模组，电池单元为电池。另一种技术方案中，上述供电装置可以为电池，电池单元为电芯。只要存在出现热失控情况的供电装置都适用本技术技术方案。
21.第二方面，本技术还提供了一种储能系统。该储能系统包括功率转换器和上述第一方面的供电装置。上述功率转换器用于对输入供电装置的电流进行转换，和/或，用于对从供电装置输出的电流进行转换。该储能系统出现大面积失火或者爆炸的概率较低，有利于提升储能系统的安全性。
22.具体的技术方案中，上述储能系统的具体类型不做限制。例如，上述储能系统可以包括配电柜、换电柜或者车载设备。
附图说明
23.图1为本技术实施例中供电装置的一种结构示意图；
24.图2为本技术实施例中供电装置的一种局部结构示意图；
25.图3为本技术实施例中供电装置的另一种局部结构示意图；
26.图4为本技术实施例中供电装置的另一种局部结构示意图；
27.图5为本技术实施例中供电装置的另一种结构示意图；
28.图6为本技术实施例中供电装置的另一种局部结构示意图。
29.附图标记：
30.1-壳体；
31.11-容置腔；
32.12-阀口；
33.2-电池单元；
34.3-柔性电路板；
35.31-第一区域；
36.32-第二区域。
具体实施方式
37.以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本技术的限制。如在本技术的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。
38.在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“具体的实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
39.为了方便理解本技术实施例提供的供电装置及储能系统，下面首先介绍一下其应用场景。电子设备在使用的过程中，通常需要供电装置对其进行供电。目前，各类电子设备，例如储能基站以及电动汽车等，通常可选择锂离子电池、铅酸电池、钠电池、镁电池、铝电池以及钾电池等二次电池形成的电池包作为供电装置。其中，在本技术实施例中，二次电池(rechargeable battery)又称为充电电池、动力电池或蓄电池，具体是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。电池在使用过程中可能因短路等原因出现热失控的问题，为此，在电池出现热失控时及时被检测到，对于保证具有该电池的电子设备的安全具有重要意义。
40.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
41.图1为本技术实施例中供电装置的一种结构示意图，如图1所示，本技术实施例中的供电装置包括壳体1、电池单元2和柔性电路板3。其中：上述壳体1包括容置腔11，电池单元2设置于上述容置腔11内。上述壳体1具有与容置腔11连通的阀口12，阀口12连接有阀门。上述柔性电路板3设置于壳体1，具体可以设置于壳体1表面，例如，柔性电路板3设置于壳体1背离电池单元2一侧的表面。上述柔性电路板3包括第一区域31和第二区域32，第一区域31
的厚度小于第二区域32的厚度，第一区域31覆盖阀门。上述第一区域31的金属层与第二区域32的金属层导电连接，可以用于传输电信号。当供电装置出现热失控时，上述容置腔11内的气体会出现累积，导致容置腔11内的压强增大，且可能会产生大量的热。上述容置腔11内的压强会导致壳体1的阀门打开，从而冲开上述第一区域31的金属层，或者热量会使得第一区域31内的金属层熔断，进而导致第一区域31内的电信号断开。上述柔性电路板3可以与控制器连接，则控制器可以根据上述第一区域31内金属层电信号断开判断供电装置出现热失控的情况，以发出警报信号，从而可以进行进一步应急处理，以减少损失，且可以提升供电装置的安全性。
42.上述控制器发出的警报信号的具体方式不做限制，具体的，可以使得供电装置还设置有报警器，例如蜂鸣器或者警示灯等。控制器与上述报警器连接，该报警器接收控制器发出的警报信号，并根据接收到的警报信号发出警报，也就是说，控制器控制上述报警器发出警报。或者，该控制器可以包括无线连接模块，将警报信号通过无线连接模块发送至用户的终端，例如手机、电脑或者汽车的显示屏等，以提醒用户。
43.具体的，上述容置腔11的密封性满足ip(ingress protection)等级最低为ip20，从而减少容置腔11中的消防药剂的扩散，有利于缩短气体传感器3检测到火灾抑制装置泄漏的时间，也有利于提升气体传感器3检测到火灾抑制装置泄漏的准确性。例如，上述容置腔11的密封性满足ip等级为ip21、ip25、ip27、ip30、ip32、ip35、ip40、ip42、ip45、ip50、ip53、ip57、ip60、ip61、ip63、ip65、ip66或ip67等。进一步的，可以使上述容置腔11的密封性满足ip等级大于ip55。
44.上述第一区域的金属层的熔点范围可以根据不同类型电池调整，例如三元类型电池熔点范围应低于1000摄氏度，铁锂类型电池熔点范围应低于700摄氏度。以保证供电装置出现热失控时，第一区域的金属层可以较为迅速的熔断，以发出信号。
45.此外，具体的实施例中，上述第一区域的金属层的形态不做限制，例如，上述第一区域的金属层为金属丝或者金属片。该金属层只要能够传递信号且在出现热失控时可以断开即可。且采用金属丝或者金属片的金属层结构较为简单，设计方便，针对第一区域的金属层的熔点和尺寸较为容易控制。在其他实施例中，上述第一区域的金属层还可以为电路图案，该方案有利于实现柔性电路板的复用。
46.当上述第一区域的金属层为金属丝时，该金属丝的截面面积小于或者等于0.08平方毫米。例如，上述该金属丝的截面面积可以为0.01平方毫米、0.02平方毫米、0.03平方毫米、0.04平方毫米、0.05平方毫米、0.06平方毫米或者0.07平方毫米。
47.当上述第一区域的金属层为金属片时，上述金属片作为一个立体结构，包括三个方向的尺寸，分别为长度、宽度和厚度，其中，长度大于宽度大于厚度。反过来说，金属片的三个方向的尺寸中，尺寸最小的为厚度，尺寸最大的为长度。
48.该金属片的宽度小于或者等于阀门的宽度的一半。例如，金属片的宽度可以为阀门的宽度的三分之一等。具体的，该金属片的宽度与阀门的宽度的比例是较为重要的考虑因素。上述阀门的宽度为指的是阀门与上述金属片的宽度方向相同方向的尺寸。特别的，当阀门为圆形阀门时，上述宽度即为圆形阀门的直径。或者说，该宽度可以理解为阀门与上述金属片的宽度方向相同方向的最大尺寸。
49.此外，上述金属片的厚度小于或者等于0.05毫米。例如，上述金属片的厚度可以为
0.1毫米、0.2毫米、0.25毫米、0.3毫米或者0.4毫米等。
50.上述金属丝和金属片满足上述尺寸要求，则可以使得供电装置出现热失控时，第一区域的金属层可以迅速的做出相应，以便于尽快的对供电装置出现的热失控情况进行处理。
51.图2为本技术实施例中供电装置的一种局部结构示意图，如图2所示，一种实施例中，上述第一区域31设置于两个第二区域32之间，第一区域31的金属层为金属部件，金属部件的两端分别与相邻的第二区域32焊接。该方案中，上述柔性电路板3可以不是一体结构，例如包括多个上述第二区域32，在利用上述金属部件来连接相邻的第二区域32。具体的实施例中，上述金属部件可以通过焊接的方式与上述第二区域32的金属层焊接连接。
52.具体的实施例中，上述金属部件的形状不做限制，例如，上述金属部件可以为金属丝或者金属片。具体可以根据实际需求来设计，例如，可以根据驱动壳体1的阀门打开的高温气体的温度和/或气压进行选择和设计，使得供电装置热失控时可以及时使金属部件断开。
53.图3为本技术实施例中供电装置的另一种局部结构示意图，如图3所示，另一种实施例中，上述第一区域31和第二区域32为一体结构。具体的，上述柔性电路板3为一体结构，第一区域31和第二区域32为柔性电路板3不同的区域。当然，具体的实施例中，供电装置可以包括多个柔性电路板3，每个柔性电路板3都包括第一区域31和第二区域32。该实施例中，可以对柔性电路板3的第一区域31进行蚀刻，以使得第一区域31的金属层表面仅仅具有较薄的一层绝缘层，从而第一区域31较为容易被冲开，第一区域31的金属层较为容易被熔断。
54.当第一区域31和第二区域32为一体结构时，上述第一区域31的金属层也可以为金属丝或者金属片，本技术对此也不做限制。具体可以根据实际需求来设计，例如，可以根据驱动壳体1的阀门打开的高温气体的温度和/或气压进行选择和设计，使得供电装置热失控时可以及时使金属部件断开。
55.图4为本技术实施例中供电装置的另一种局部结构示意图，如图4所示，另一种实施例中，当第一区域31和第二区域32为一体结构时，上述第一区域31的金属层与第二区域32的金属层形成电路图案。该技术方案中，利用现有技术中的柔性电路板3，对于上述电路图案要实现的功能本技术不做限制，柔性电路板3可以是实现供电装置任意功能的电路板。该实施例中，可以利用供电装置本身需要的柔性电路板3，有利于降低供电装置的成本。
56.图5为本技术实施例中供电装置的另一种结构示意图，图6为本技术实施例中供电装置的另一种局部结构示意图。如图5和图6所示，具体的实施例中，上述壳体1包括多个容置腔11和多个电池单元2，每个上述容置腔11内设置有电池单元2。具体的，可以使多个容置腔11和多个电池单元2一一对应设置，也可以使一个容置腔11内设置多个电池单元2，或者，可以使个别的容置腔11内未设置电池单元2，本技术对此不做限制。为了对每个容置腔11内的电池单元2的热失控情况进行监控，上述柔性电路板3包括多个第一区域31，每个壳体1的阀门至少覆盖有一个第一区域31。该实施例中，可以对每个容置腔11内的电池单元2热失控情况进行监控。具体的，可以对容置腔11或者容置腔11内的电池单元2编号，使得每个容置腔11或者容置腔11内的电池单元2具有编号信息，使得柔性电路板3的第一区域31与上述编号信息对应，当某第一区域31出现信号断开的情况时，可以根据上述编号信息确定出现热失控的电池单元2，并对该电池单元2进行断电，以及采取相应的消防措施等。该方案可以尽
量将出现爆炸或者失火的范围尽量缩短，以降低损失。
57.当柔性电路板3包括多个第一区域31时，不同第一区域31中的金属层之间可以串联和/或并联，本技术对此不做限制。具体的，当上述不同第一区域31中的金属层之间并联时，对于控制器的端口数量要求较高，但是，当电池单元2出现热失控时，控制器的响应速度较快，可以较快的获得热失控的信号。
58.一种实施例中，上述柔性电路板3可以用于监测供电装置的电压和温度。该方案可以实现柔性电路板3的复用，且用于检测供电装置的电压和温度时，柔性电路板3具有与上述容置腔11或者容置腔11内的电池单元2对应的编号信息，则监测电池单元2出现热失控时，也可以复用上述编号信号。该实施例有利于降低供电装置的成本。
59.上述供电装置包括控制器，该控制器与上述柔性电路板3连接。具体的，上述控制器与柔性电路板3的金属层连接，从而当第一区域31的金属层断开时，控制器可以接收到电路断开的信号。当控制器检测到柔性电路板3的第一区域31电路断开时，控制器判断供电装置的电池单元2出现热失控，此时，控制器可以控制与电路断开的第一区域31对应的电池停止工作。
60.一种实施例中，上述供电装置可以包括电池管理单元(battery management unit，bmu)，则该电池管理单元可以作为本技术实施例中的控制器。
61.为了对热失控的电池单元2进行及时的处理，上述控制器还与消防模块连接，当控制器检测到柔性电路板3的第一区域31电路断开时。控制器可以用于控制消防模块启动，该消防模块可以及时对出现热失控的电池单元2进行灭火，以减少供电装置出现爆炸或者失火的情况。上述消防装置用于盛装消防药剂，则当需要进行灭火时，消防药剂可以喷出以进行灭火。
62.具体的实施例中，上述消防模块可以为供电装置的一部分，也可以为供电装置以外的模块。此外，上述消防模块可以与电池单元2一一对应，从而当某电池单元2出现热失控时，只启动对应的消防模块即可。
63.本技术对于上述供电装置的类型不做限制，一种实施例中，上述供电装置可以为电池模组，上述电池单元2为电池。可以多个电池串联或者并联形成上述电池模组。在一些实施例中，上述电池模组还可以称为电池包或者电池箱。
64.另一种实施例中，上述供电装置为电池，上述电池单元2为电芯。可以多个电芯串联或者并联形成上述电池。
65.上述电池的具体类型不做限制，例如可以为锂离子电池、铅酸电池、钠电池、镁电池、铝电池以及钾电池等。
66.基于相同的构思，本技术还提供了一种储能系统，该储能系统包括功率转换器和上述任一实施例中的供电装置。上述功率转换器与供电装置电连接，用于对输入供电装置的电流进行转换；或者，上述功率转换器还可以用于对从供电装置输出的电流进行转换；或者，上述功率转换器还可以用于对输入供电装置的电流进行转换，且用于对从供电装置输出的电流进行转换。该储能系统中的气体传感器可以及时监测火灾抑制装置的泄漏，保证火灾抑制模块的灭火能力，提升供电装置的安全性，提升储能系统的安全性。
67.可选的实施例中，上述储能系统包括配电柜、换电柜或者车载设备，此处不进行一一列举。
68.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种供电装置，其特征在于，包括壳体、电池单元和柔性电路板，其中：所述壳体包括容置腔，所述电池单元设置于所述容置腔内，所述壳体具有与所述容置腔连通的阀口，所述阀口连接有阀门；所述柔性电路板设置于所述壳体，所述柔性电路板包括第一区域和第二区域，所述第一区域的金属层与所述第二区域的金属层导电连接，所述第一区域的厚度小于所述第二区域的厚度，所述第一区域覆盖所述阀门。2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域的金属层为金属丝或者金属片。3.如权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域的金属层为金属丝，所述金属丝的截面面积小于或者等于0.08平方毫米。4.如权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域的金属层为金属片，所述金属片的宽度小于或者等于所述阀门的宽度的一半。5.如权利要求2或4所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域的金属层为金属片，所述金属片的厚度小于或者等于0.05毫米。6.如权利要求1～5任一项所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域设置于两个所述第二区域之间，所述第一区域的金属层为金属部件，所述金属部件的两端分别与相邻的所述第二区域焊接。7.如权利要求1～5任一项所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域为一体结构。8.如权利要求7所述的供电装置，其特征在于，所述第一区域的金属层与所述第二区域的金属层形成电路图案。9.如权利要求1～8任一项所述的供电装置，其特征在于，所述壳体包括多个所述容置腔和多个所述电池单元，每个所述容置腔内设置有所述电池单元；所述柔性电路板包括多个所述第一区域；每个所述壳体的所述阀门至少覆盖有一个所述第一区域。10.如权利要求1～9任一项所述的供电装置，其特征在于，所述柔性电路板还用于监测供电装置的电压和温度。11.如权利要求1～10任一项所述的供电装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述柔性电路板连接，当所述控制器检测到所述柔性电路板的所述第一区域电路断开时，所述控制器用于控制与电路断开的所述第一区域对应的所述电池停止工作。12.如权利要求11所述的供电装置，其特征在于，所述控制器还与消防模块连接；当所述控制器检测到所述柔性电路板的第一区域电路断开时，所述控制器用于控制所述消防模块启动。13.如权利要求1～12任一项所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置为电池模组，所述电池单元为电池。14.如权利要求1～12任一项所述的供电装置，其特征在于，所述供电装置为电池，所述电池单元为电芯。15.一种储能系统，其特征在于，包括功率转换器和如权利要求1～14任一项所述的供电装置，所述功率转换器用于对输入所述供电装置的电流进行转换，和/或，用于对从所述供电装置输出的电流进行转换。
16.如权利要求15所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括配电柜、换电柜或者车载设备。

技术总结
本申请提供了一种供电装置及储能系统。该供电装置包括壳体、电池单元和柔性电路板。其中：壳体包括容置腔，电池单元设置于容置腔内，壳体具有与容置腔连通的阀口，阀口连接有阀门。柔性电路板设置于壳体，柔性电路板包括第一区域和第二区域，第一区域的金属层与第二区域的金属层导电连接，第一区域的厚度小于第二区域的厚度，第一区域覆盖阀门。在供电装置出现热失控时，容置腔内的压强增大，且会产生较多的量，导致第一区域的金属层被阀门冲开或者热熔断。则可以根据上述第一区域的金属层电信号断开判断供电装置出现热失控的情况，以发出警报信号，从而可以进行进一步应急处理，以减少损失，且可以提升供电装置的安全性。且可以提升供电装置的安全性。且可以提升供电装置的安全性。


技术研发人员：杨继伟 王峥 周岿 陈明澍
受保护的技术使用者：华为数字能源技术有限公司
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/9/3