一种约束机架及其控制方法与流程

本申请涉及电化学储能设备，具体涉及一种约束机架及其控制方法。

背景技术：

1、在现有的技术方案中，为了应对电池模组在长期运行过程中因材料蠕变、应力松弛或温度变化导致的预紧力衰减，行业内普遍采用被动式弹性补偿结构或主动式电机、液压驱动调节系统。被动式结构主要依赖弹簧或弹性垫的形变来吸收厚度变化，而主动式系统则通过传感器监测压力数值，利用执行机构实时调整端板位置以恢复设定的约束力。这些常规技术手段旨在保持电池模组在整个生命周期内的力学稳定性，确保储能系统的安全可靠运行。

2、然而，在实际工况下，电池模组的厚度变化和受力状态改变可能源于多种不同的物理机制，包括电芯正常的可逆电化学呼吸、不可逆的老化膨胀、异常产气导致的快速鼓胀以及机架结构本身的松弛或热变形。因此，现有技术往往难以准确判断约束力变化的根本原因，容易导致在需要补偿预紧力时未能及时动作，或在电芯发生异常鼓胀需要释放空间时反而继续施加压紧力。

技术实现思路

1、本申请提供了一种约束机架及其控制方法，能够有效区分并响应电池模组的可逆呼吸变形与不可逆异常鼓胀，既保证了正常运行下的接触压力稳定性，又避免了在异常鼓胀时因持续刚性约束而引发的热失控风险，提升了约束机架的安全性和智能化水平。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请的第一方面提供了一种约束机架，用于约束电池模组，包括：机架单元；夹持单元，包括相互间隔设置的第一端板组件和第二端板组件，第一端板组件与第二端板组件沿着第一方向相对设置，第一端板组件和第二端板组件均与机架单元连接，第一端板组件和第二端板组件两者中的至少一者能够沿着第一方向朝另一者运动，以形成用于放置电池模组的安装空间；预紧单元，连接于机架单元与第一端板组件，并对第一端板组件施加朝第二端板组件运动的作用力，以使第一端板组件朝着第二端板组件发生位移；释压单元，连接于机架单元与第一端板组件，释压单元具有锁止位置和释压位置，释压单元处于锁止位置时，释压单元沿着第一方向刚性支撑于第一端板组件远离第二端板组件的一侧；释压单元处于释压位置时，释压单元沿着第一方向弹性支撑于第一端板组件远离第二端板组件的一侧，以使第一端板组件能沿着第一方向朝着远离第二端板组件的一侧运动。

4、在一种可选的实施例中，第一端板组件包括多个受力区域，各受力区域阵列排布；预紧单元为多个，多个预紧单元与多个受力区域一一对应设置，且多个预紧单元中的每一预紧单元均能独立对受力区域的第一端板组件施加朝第二端板组件运动的作用力，以使第一端板组件朝着第二端板组件发生位移。

5、在一种可选的实施例中，第一端板组件包括弹性缓冲层、压力均衡层和外板层；压力均衡层位于弹性缓冲层与外板层之间，弹性缓冲层用于与电池模组相接触；压力均衡层包括多个受力区域，且每一受力区域均设置有压力检测单元，以用于检测压力均衡层各受力区域的压力变化。

6、在一种可选的实施例中，机架单元包括机架本体、拉杆、支撑部和导向杆，夹持单元、预紧单元以及释压单元均与机架本体连接，拉杆与机架单元连接，支撑部与拉杆螺纹连接，拉杆的轴线与第一方向平行；其中，第二端板组件与机架单元或拉杆固定，支撑部沿着第一方向支撑于第一端板组件远离第二端板组件的一侧；导向杆的一端与机架本体连接；第一端板组件套设于导向杆，并沿着导向杆的轴线运动，导向杆的轴线与第一方向平行。

7、在一种可选的实施例中，预紧单元包括壳体、固态相变驱动件、传动件和加热件，壳体与机架单元连接，固态相变驱动件设于壳体内，且与传动件传动连接，传动件与第一端板组件相接触，加热件设于壳体内，以用于加热固态相变驱动件；其中，固态相变驱动件具有驱动位置和待机位置，加热件加热固态相变驱动件至预设温度时，固态相变驱动件自待机位置切换至驱动位置，并同步驱动传动件对第一端板组件施加朝第二端板组件运动的作用力，以使第一端板组件朝着第二端板组件发生位移；固态相变驱动件低于预设温度，固态相变驱动件朝着待机位置复位。

8、在一种可选的实施例中，传动件具有多个依次设置的自锁位置，传动件位于任一自锁位置时，均能保持当前位置；其中，传动件自当前自锁位置切换至下一自锁位置时，第一端板组件同步朝着第二端板组件发生位移。

9、在一种可选的实施例中，释压单元包括多个释压位置，多个释压位置依次设置，且释压单元位于多个释压位置中最后一释压位置时，第一端板组件沿着第一方向朝着远离第二端板组件的一侧位移距离达到最大。

10、本申请的第二方面提供了一种约束机架的控制方法，应用于上述的约束机架，包括：若电池模组设于第一端板组件与第二端板组件之间，则获取电池模组的运行数据、机架单元的应变数据以及第一端板组件的压力数据，运行数据至少包括电池模组的温度值、电压值和电流值；基于机架单元的应变数据、第一端板组件的压力数据以及电池模组的温度值、电压值和电流值确定约束机架的目标状态，目标状态包括机架松弛状态和电池模组异常鼓胀状态两者中的一者；基于目标状态控制预紧单元对第一端板组件施加朝第二端板组件运动的作用力，以使第一端板组件朝着第二端板组件发生位移；或者，控制释压单元切换至释压位置。

11、在一种可选的实施例中，控制方法包括：若目标状态为机架松弛状态，则确定目标施力区域，目标施力区域为多个受力区域中的一者；控制预紧单元对目标施力区域对应的第一端板组件施加朝第二端板组件运动的作用力，以使第一端板组件朝着第二端板组件发生位移。

12、在一种可选的实施例中，控制方法包括：若目标状态为电池模组异常鼓胀状态，则确定目标释压位置，目标释压位置为多个释压位置中的一者；控制释压单元运动至目标释压位置，并在目标释压位置对第一端板组件进行弹性支撑，以使第一端板组件能沿着第一方向朝着远离第二端板组件的一侧运动。

13、在本申请中，约束机架在正常运行阶段，释压单元保持在锁止位置，提供刚性支撑，确立第一端板组件的基准位置；预紧单元持续施加朝向第二端板组件的作用力，推动第一端板组件压紧电池模组，维持必要的预紧力；当电池模组因长期循环发生厚度减小时，预紧单元驱动第一端板组件自动位移进行补偿；当电池模组发生异常鼓胀且膨胀力超过预设阈值时，释压单元切换至释压位置，转变为弹性支撑模式，允许第一端板组件克服弹性力后退，为电池模组提供膨胀空间。因此，本申请能够有效区分并响应电池模组的可逆呼吸变形与不可逆异常鼓胀，既保证了正常运行下的接触压力稳定性，又避免了在异常鼓胀时因持续刚性约束而引发的热失控风险，提升了约束机架的安全性和智能化水平。

1.一种约束机架，用于约束电池模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的约束机架，其特征在于，所述第一端板组件包括多个受力区域，各所述受力区域阵列排布；

3.根据权利要求2所述的约束机架，其特征在于，所述第一端板组件包括弹性缓冲层、压力均衡层和外板层；所述压力均衡层位于所述弹性缓冲层与所述外板层之间，所述弹性缓冲层用于与所述电池模组相接触；

4.根据权利要求1所述的约束机架，其特征在于，所述机架单元包括机架本体、拉杆、支撑部和导向杆，所述夹持单元、所述预紧单元以及所述释压单元均与所述机架本体连接，所述拉杆与所述机架单元连接，所述支撑部与所述拉杆螺纹连接，所述拉杆的轴线与所述第一方向平行；其中，所述第二端板组件与所述机架单元或所述拉杆固定，所述支撑部沿着所述第一方向支撑于所述第一端板组件远离所述第二端板组件的一侧；

5.根据权利要求1所述的约束机架，其特征在于，所述预紧单元包括壳体、固态相变驱动件、传动件和加热件，所述壳体与所述机架单元连接，所述固态相变驱动件设于所述壳体内，且与所述传动件传动连接，所述传动件与所述第一端板组件相接触，所述加热件设于所述壳体内，以用于加热所述固态相变驱动件；其中，

6.根据权利要求5所述的约束机架，其特征在于，所述传动件具有多个依次设置的自锁位置，所述传动件位于任一所述自锁位置时，均能保持当前位置；其中，

7.根据权利要求1所述的约束机架，其特征在于，所述释压单元包括多个所述释压位置，多个所述释压位置依次设置，且所述释压单元位于多个所述释压位置中最后一释压位置时，所述第一端板组件沿着所述第一方向朝着远离所述第二端板组件的一侧位移距离达到最大。

8.一种约束机架的控制方法，应用于权利要求1-7任一项所述的约束机架，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：