CN110199406A - 电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池系统(100)，所述电池系统(100)包括在第一方向(Y)上布置的至少一组多个对齐的电池单体(80)。电池单体(80)中的每个包括排气孔(88)。电池系统(100)还包括具有用于灭火剂的贮存器(61)和用于传导灭火剂的至少一个传导装置(62)的灭火系统(60)，其中，传导装置(62)设置为使得传导装置(62)被由多个对齐的电池单体(80)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中，其中，至少一个传导装置(62)被构造为被排气射流熔化。本发明还涉及一种用于电池系统(100)的冷却回路(70)，所述电池系统(100)包括至少一组多个对齐的电池单体(80)，电池单体(80)中的每个包括排气孔(88)。冷却回路(70)包括：传导装置(72)，被构造为用于传导不燃或阻燃冷却剂；以及蒸发器(71)，与第一组多个(91)对齐的电池单体(80)热接触，并被构造为使冷却剂从第一组多个对齐的电池单体(80)吸收热量。传导装置(72)设置为使得传导装置(72)被由第一组多个(91)对齐的电池单体(80)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中并且被构造为被排气射流熔化。

Description

电池系统
技术领域
本发明涉及具有改进的灭火系统的电池系统和用于电池系统的冷却系统，特别是具有集成的灭火系统的冷却系统。
背景技术
可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于可再充电电池或二次电池可以重复充电和放电，而一次电池只提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作诸如蜂窝电话、笔记本计算机和便携式摄像机的小型电子装置的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。
通常，可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳体和电连接到电极组件的电极端子，电极组件包括正电极、负电极和置于正电极与负电极之间的隔板。为了能够通过正电极、负电极和电解液的电化学反应对电池进行充电和放电，将电解液注入到壳体中。壳体的形状(例如，圆柱形或矩形)取决于电池的预期用途。
可再充电电池可以用作由串联和/或并联结合的多个单位电池单体形成的电池模块，以提供高能量密度，例如，用于混合动力车辆的马达驱动。即，根据所需的电量并且为了实现例如用于电动车辆的高功率可再充电电池，电池模块通过互连多个单位电池单体的电极端子形成。
电池模块可以以块设计或模块化设计构建。在块设计中，每个电池单体结合到公共集流体结构和公共电池管理系统。在模块化设计中，多个电池单体连接以形成子模块，多个子模块连接以形成电池模块。电池管理功能可以在模块级或子模块级实现，因此改善了组件的可互换性。一个或更多个电池模块被机械地和电气地集成，配备有热管理系统，并且被装配为与一个或更多个电力消耗器通信以形成电池系统。
电池模块的机械集成可以通过提供载体板并通过在其上设置个体的电池单体或子模块来实现。对电池单体或子模块的固定可以通过载体板中的匹配凹部或通过诸如螺栓或螺丝的机械互连件来实现。可选择地，通过将侧板紧固到载体板的侧边来限制电池单体或子模块。此外，覆盖板可以在电池单体的顶上固定到第一载体板和/或侧板，因此可以构建多级电池模块。载体板和/或侧板可以包含用于提供电池单体或子模块的冷却的冷却管。
为了提供电池系统的热控制，需要热管理系统通过有效地排出、排放和/或消散从电池系统的可再充电电池产生的热来安全地使用至少一个电池模块。如果没有充分地执行热量排出/排放/消散，那么在各个电池单体之间出现温度偏差，使得至少一个电池模块不能产生期望的电量。此外，内部温度的升高会导致其中发生异常反应，从而可再充电电池的充电和放电性能劣化，并且缩短可再充电电池的寿命。因此，需要用于有效地从电池单体排出/排放/消散热量的电池单体冷却。
热失控是会由强过热或过充电的锂离子电池单体进入的电池单体的异常操作条件的示例。转变为热失控的临界温度通常高于150℃，并且会由于诸如电池单体的内部短路、来自不良电接触的加热或对相邻电池单体的短路的局部故障而超过该临界温度。热失控是电池单体内部的一种自加速化学反应，它产生大量的热量和气体，直到所有可用的材料耗尽。在热失控期间，发生故障的电池单体会加热到高于700℃的温度，并且会将大量的热气喷射到电池系统中。通常，电池单体包括排气开口，以在超过电池单体内部的特定过压时允许排气射流从排气开口排出。至少在电池单体具有高能量密度(大约200Wh/kg)的情况下，排出的排气射流通常包括大约500℃的温度和大约300m/s的气体速度。
在热失控期间，大量的热量会通过排气射流传递到相邻的电池单体。因为这些电池单体已经由于经由侧板、基板和/或它们的电连接件的热传导而被故障的电池单体加热，所以它们本身易于转变成热失控。该结果可能是热失控通过整个电池系统传播，并最终导致电池起火和/或电动车辆的全部损耗。
根据现有技术，电池系统可以包括当电池单体温度超过预定阈值时触发的灭火系统。用于感测温度升高的致动装置可以包括被构造为在温度阈值以上断开的熔化熔丝元件。这些致动装置通常布置为紧邻或直接邻近所述电池单体，因此存在误触发灭火系统的高风险。大多数灭火系统以不可逆的致动和/或流体灭火装置工作。因此，误触发会导致功能正常的电池系统的不可逆损坏和/或需要更换致动装置。已知的灭火系统需要大量附加的安装空间，给电池系统增加了大量附加的重量，因此降低了能效。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的是提供一种具有改善的灭火系统的电池系统，该灭火系统具有增强的防止误触发的保护和降低的安装空间要求。
技术方案
通过本发明的装置可以避免或至少减少现有技术的一个或更多个缺点。具体地，根据本发明的第一方面，提供了一种电池系统，该电池系统包括在第一方向(例如，Y方向)上布置的至少一组多个对齐的电池单体。每个电池单体包括排气孔，该排气孔被构造为用于在电池单体的异常操作条件下，特别是如果电池单体(例如，电池单体的壳体)内的内部压力超过预定压力阈值时，经由排气射流喷射气体。电池系统还包括具有用于灭火剂的贮存器和用于传导灭火剂的至少一个传导装置的灭火系统。根据本发明，传导装置设置为使得传导装置被由多个对齐的电池单体的任何排气孔排出的排气射流击中并且还被构造为被排气射流熔化。
换言之，传导装置用作仅由排气射流熔化(即，触发)的致动装置。因此，避免了例如由于正常操作的电池单体的异常升高的表面温度而导致的致动装置的误触发。根据本发明，作为致动装置的传导装置仅在电池单体中的一个转变成其喷射排气射流的异常操作条件时熔化(即，触发)。因此，排气射流的排出是触发灭火系统的强制性先决条件，因此该系统仅在电池单体进入非正常操作状态时工作。因此，灭火系统的误触发事件被最小化。
传导装置可以被构造为全部或部分地被排气射流熔化。在后一种情况下，传导装置可以包括被构造为被排气射流熔化的一个或更多个致动区域。致动区域包括比传导装置的其余区域的壁厚薄的壁厚，但是可以由与传导装置的材料相同的材料形成。传导装置可以由例如铝的低熔点金属形成和/或由塑料材料形成。可选择地，致动区域可以包括填充有插塞的至少一个开口，其中，插塞材料被构造为被排气射流熔化，或者其中，插塞被构造为通过排气射流(例如，通过使用热熔粘合剂)从开口松开。
灭火系统中使用的灭火剂可以是气体(例如，氮气、二氧化碳或哈龙(halon)类灭火剂)、液体(例如，水)或膨胀阻燃泡沫。贮存器优选为流体连接到传导装置的加压气体容器，使得一旦传导装置(部分)熔化，气体就以高压从传导装置排出。更优选地，诸如温度传感器或压力传感器的附加传感器可以用于一旦传导装置熔化或在传导装置熔化之前不久就用灭火剂填充传导装置。示例性地，传感器致动阀可以布置在加压气体容器与传导装置之间。
根据电池系统的优选实施例，至少一个传导装置与排气孔中的每个之间的最短距离大于一个电池单体的平均的排气射流的延伸长度的一半。平均的排气射流的延伸长度容易由技术人员在测试环境中进行实验来确定。每个电池单体的排气孔优选地包括被构造为在电池单体的内部压力超过某一阈值时排出排气射流的过压阀。过压阀可以被构造为插入排气孔中的凹口。
通过使用被构造为在每个电池单体中的特定压力阈值下打开的标准过压阀，每个电池单体的排气射流将是可比较的。因此，本领域技术人员可以容易地获得平均的排气射流的延伸长度，特别是在排气射流的排出方向上的延伸长度，例如，在与过压阀的表面正交的方向上的延伸长度。预定的过压将取决于例如电池单体的电池壳体的壁厚，并且被调节为使得排气孔在壳体破裂之前排出排气射流。通过将传导装置布置在距每个排气孔一定距离处，该距离为这种平均的排气射流的延伸长度的至少一半，从而可靠地避免了灭火系统的误触发。排气射流的延伸长度可以被定义为距排气孔的不能再检测到显著的温度升高的距离。换言之，一个电池单体的平均的排气射流的延伸长度的一半可以在气体排气射流的温度可以等于其在排气孔处的温度的一半的点处达到。因此，可以通过沿排气射流的延伸长度测量排气射流温度来确定平均的排气射流的延伸长度的一半。
更优选地，每个电池单体包括用于容纳电极组件的电池壳体和放置在电池壳体上并且被构造为用于封闭电池壳体的盖组件。根据该实施例，排气孔布置在盖组件中。更优选地，传导装置与至少一组多个对齐的电池单体中的每个的电池壳体热隔离。现有技术中已知的灭火系统通常具有布置为靠近电池壳体的致动装置，以在电池壳体的表面温度超过某一温度时被触发。然而，即使在正常操作条件下，电池温度也因欧姆损耗而升高。特别是在热环境中，会因此发生致动装置(传导装置)的误触发。通过将传导装置与电池壳体热隔离，使误触发(熔化)致动装置(传导装置)的风险最小化。优选地，每个电池单体还包括布置在沿第三方向(例如X方向)上距彼此一定距离处的正极端子和负极端子，其中，排气孔布置在正极端子与负极端子之间。
可以简单地通过传导装置与电池壳体之间的留有空隙(即，填充有空气或惰性气体)的空间来实现传导装置与电池壳体之间的热隔离。因此，电池壳体与传导装置之间的热传导被最小化。此外，阻挡装置可以布置在电池壳与传导装置之间，其中，阻挡装置被构造为拦截电池壳体与传导装置之间的辐射热和对流。阻挡装置可以通过布置在电池单体的盖板与相应传导装置之间的多个针孔或至少一个穿孔板来实现。针孔或穿孔随后被构造为使由电池的排气孔排出的排气射流通过。更优选地，传导装置布置在至少一组多个对齐的电池单体的盖组件上方，并且有着在第二方向(例如Z方向)上距每个排气孔的距离，该距离大于一个电池单体的平均的排气射流的延伸长度的一半。第二方向垂直于第一方向。
根据电池系统的优选实施例，至少一组多个对齐的电池单体的排气孔在第一方向上对齐。换言之，多个对齐的电池单体中的所有电池单体的排气孔布置在连接多个排气孔的直线上或靠近连接多个排气孔的直线。更优选地，至少一个传导装置在基本垂直于第一方向和第三方向的第二方向上布置在与排气孔相距一定距离处。特别优选地，第一方向和第三方向是X-Y平面中的方向，第二方向对应于Z方向或X-Y平面上方的高度。换言之，至少一个传导装置布置在排气孔上方一定距离处。更优选地，至少一个传导装置是导管，导管在第一方向上与至少一组多个对齐的电池单体的排气孔对齐。
根据本发明的特别优选实施例，电池系统还包括用于冷却至少一组多个电池单体的冷却回路。冷却回路包括蒸发器，蒸发器与至少一组多个电池单体热接触，并且被构造为用于使不燃或阻燃冷却剂从多个对齐的电池单体吸收热量。换言之，冷却回路以不燃或阻燃冷却剂作为制冷剂来操作。根据本发明，如前所述的传导装置是冷却回路的一部分，冷却剂用作灭火剂，例如，用于在热失控中使电池单体灭火。根据该实施例，灭火系统在功能上集成在电池系统的冷却回路(即，冷却系统)中，因此不需要或仅需要很小的附加安装空间来将灭火系统应用于电池系统。
冷却回路优选地还包括：压缩机，被构造为用于压缩冷却剂以升高冷却剂的压力和温度；冷凝器，用于使压缩的冷却剂液化以从压缩的冷却剂释放热量；节流阀或膨胀阀，用于降低液化的冷却剂的压力和温度；以及/或者贮存器，用于存储冷却剂。冷却回路还包括用于互连冷却回路的所有部分的冷却管。传导装置连接到冷却管，或者可以是冷却管的一体的部分。更优选地，传导装置是蒸发器的一体的部分。
更优选地，电池系统包括布置为在第二方向(例如，Z方向)上彼此分隔开的多个电池模块，其中，每个电池模块包括在第一方向上布置的多个对齐的电池单体。根据该实施例，至少一个传导装置布置在相邻的电池模块之间，即，布置在上电池模块与下电池模块之间。传导装置还被构造为支撑相邻的电池模块中的上电池模块的载体板。换言之，在多存储电池系统中，上电池模块的电池板被构造为被下电池模块的排气射流熔化。
因此，本发明的灭火系统在功能上集成在多存储电池系统中，并且因此需要较少的附加安装空间。电池系统还可以包括布置为在第三方向上(即，在X方向上)彼此分隔开的多个电池模块。传导装置可以被构造为跨过这些相邻的电池模块中的每个的上方或下方，即，作为电池模块的上存储的公共载体板。可选择地，传导装置可以单独地与相邻的电池模块的多个排气孔对齐，即，作为曲折的导管或作为沿着单个电池模块延伸的多个导管。
根据本发明的优选实施例，电池系统还包括用于容纳多个电池单体的外壳。外壳优选地包括可以由电池系统的载体板构成的底壁。载体板可以包括用于冷却设置在载体板上的电池单体的冷却装置。载体板可以被构造为如上所述的冷却回路的蒸发器。外壳还包括彼此面对的一对第一横向侧壁和彼此面对的一对第二横向侧壁。横向侧壁附接到载体板，每个第一横向侧壁附接到两个第二横向侧壁，每个第二横向侧壁附接到两个第一横向侧壁。多个电池单体和电池系统的其他组件(例如，电池管理单元或电池放电单元)可以插入到外壳中。电池系统盖可以被构造为附接到外壳。
本发明的另一方面涉及一种用于电池系统的冷却回路(即，冷却系统)，该冷却回路被构造为用于冷却电池系统。冷却回路被构造为用于并且适合于包括至少一组多个对齐的电池单体的电池系统，其中，电池单体在第一方向上布置。每个电池单体包括电池壳体和位于电池壳体内的排气孔。根据本发明的这个方面，冷却回路包括用于传导不燃或阻燃冷却剂的传导装置和蒸发器，该蒸发器与第一组多个对齐的电池单体热接触，并且被构造为用于使冷却剂从第一组多个对齐的电池单体吸收热量。根据本发明，传导装置设置为使得传导装置被由第一组多个对齐的电池单体的任何排气孔排出的排气射流击中并且还被构造为被该排气射流熔化。换言之，本发明的冷却回路还用作电池系统的灭火系统，而不需要用于额外功能的附加安装空间。
在冷却回路的优选实施例中，蒸发器设置为使得蒸发器被由第二组多个对齐的电池单体的任何排气孔排出的排气射流击中。特别优选地，第二组多个电池单体属于至少一个下电池模块，第一组多个电池单体属于至少一个上电池模块。蒸发器还被构造为被第二组多个对齐的电池单体的排气射流熔化。换言之，由蒸发器冷却的电池单体与可以作为灭火系统的一部分而致动蒸发器的电池单体不同。在该实施例的冷却回路中，传导装置和蒸发器被构造为致动装置，即，将在排气射流的情况下被熔化。因此，该冷却回路适用于具有多个堆叠电池模块的电池系统。
更优选地，本发明的冷却回路被构造为用于包括布置为在第二方向上彼此分隔开的多个电池模块的电池系统。其中，每个电池模块包括在第一方向上布置的多个对齐的电池单体。在该实施例的冷却回路中，蒸发器布置在沿第二方向相邻的电池模块之间，即，布置在上(第一)电池模块和下(第二)电池模块之间，并且被构造为支撑相邻的电池模块中的上电池模块的载体板。蒸发器设置为使得蒸发器被由下面的多个对齐的电池单体的任何排气孔排出的排气射流击中，即，用作下电池模块的灭火系统的一部分。为了这样做，蒸发器被构造为被下电池模块的排气射流熔化。优选地，由于蒸发器包括用于支撑电池模块的足够的结构强度，蒸发器仅部分地被构造为被排气射流熔化，例如，在如上所述的致动区域中。
冷却回路还包括传导装置，该传导装置设置为使得传导装置被由相邻的电池模块中的上电池模块的任何排气孔排出的排气射流击中，即，用作上电池模块的灭火系统的一部分。因此，该实施例的冷却回路向具有堆叠的电池模块的电池系统提供灭火系统，其中，灭火系统仅需要最小的额外安装空间。冷却回路还可以包括支撑下电池模块并与下电池模块热接触的第二载体板。第二载体板被构造为用于使冷却剂从相邻的电池模块中的下电池模块吸收热量。如果下电池模块是电池系统的最下面的模块，那么载体板不是灭火系统的一部分。
冷却回路还可包括：压缩机，被构造为用于压缩冷却剂以升高冷却剂的压力和温度；冷凝器，用于使压缩的冷却剂液化以从压缩的冷却剂释放热量；节流阀或膨胀阀，用于降低液化的冷却剂的压力和温度；以及/或者贮存器，用于存储冷却剂。冷却回路还包括用于互连冷却剂回路的所有部分的冷却管。传导装置可以连接到冷却管或者可以是冷却管的一体的部分。
有益效果
本发明的示例性实施例可以提供一种具有改善的灭火系统的电池系统，该灭火系统具有增强的防止误触发的保护和降低的安装空间要求。
附图说明
通过参照附图详细地描述示例性实施例，特征对本领域普通技术人员而言将变得清楚，在附图中：
图1示出了根据实施例的电池单体的侧视图(A)和俯视图(B)；
图2示出了根据实施例的电池模块的示意性俯视图；
图3示出了根据实施例的电池模块的示意性侧视图；
图4示出了根据第一实施例的电池系统的示意性俯视图；
图5示出了根据第一实施例的电池系统的示意性侧视图；
图6示出了根据第二实施例的冷却回路和电池系统的示意性侧视图；以及
图7示出了根据第三实施例的冷却回路和电池系统的示意性侧视图。
具体实施方式
现在将详细地对实施例做出参考，附图中示出了实施例的示例。将参照附图描述示例性实施例的效果和特征及其实现方法。在附图中，同样的附图标记表示同样的元件，并且省略了冗余描述。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并且不应被解释为仅限于这里示出的实施例。相反，提供这些实施例作为示例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的方面和特征。
因此，可以不描述对本领域普通技术人员而言不被认为是为了完全理解本发明的方面和特征而必需的工艺、元件和技术。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件、层和区域的相对尺寸。
如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何和所有组合。此外，当描述本发明的实施例时，“可以”的使用表示“本发明的一个或更多个实施例”。在对本发明的实施例的以下描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文另外明确指示。
将理解的是，虽然术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被命名为第二元件，并且类似地，第二元件可以被命名为第一元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何和所有组合。当诸如“……中的至少一个(种)(者)”的表述在一列元件之后时，修饰整列元件，而不是修饰该列的个别元件。
如这里所使用的，术语“基本”、“大约”和相似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且意图解释将被本领域普通技术人员认识到的测量值或计算值中的固有偏差。此外，如果术语“基本”与可以使用数值表示的特征组合使用，那么术语“基本”表示以该值为中心的+/-5％的值的范围。
图1是根据实施例的电池单体的侧视图(A)和俯视图(B)的透视图。
图1中示出的电池单体80包括用于容纳电极组件的壳体81，壳体81容纳电解质。电池单体80还可以包括用于密封壳体81的开口的盖组件84。电池单体80将被描述为被构造为具有棱柱形状的锂离子二次电池的非限制性示例。
电极组件可以通过在隔板位于正电极与负电极之间的情况下螺旋卷绕正电极和负电极而形成为凝胶卷(jelly roll)型电极组件。正电极和负电极可以分别包括由薄金属箔形成的集流体的其上可以涂覆活性物质的涂覆区域，并且可以分别包括集流体的其上未涂覆活性物质的正电极未涂覆区域和负电极未涂覆区域。作为非限制性示例，可以通过用诸如过渡金属氧化物等的活性物质涂覆由诸如铝箔的金属箔形成的基材来形成正电极的涂覆区域。此外，可以通过用诸如碳、石墨等的活性物质涂覆由诸如铜箔或镍箔的金属箔形成的基材来形成负电极的涂覆区域。
正电极未涂覆区域可以形成在正电极的在正电极的纵向方向上的一个侧端上，负电极未涂覆区域可以形成在负电极的在负电极的纵向方向上的一个侧端上。正电极未涂覆区域和负电极未涂覆区域可以位于相对于涂覆区域彼此相对的侧上。此外，隔板可以包括多个隔板，其可以在正电极、负电极和隔板交替定位之后螺旋卷绕。本发明不限于此，电极组件可以被构造为具有包括多个重复堆叠的正电极、隔板和负电极的片的结构。
电极组件可以与电解液一起容纳在壳体81中。电解液可以由诸如LiPF6或LiBF4的锂盐与诸如EC、PC、DEC、EMC或EMC的有机溶剂制成。电解液可以处于液体、固体或胶体状态。壳体81可以被构造为具有大致长方体形状，并且开口可以形成在壳体81的一侧处。壳体81可以由诸如铝的金属形成。
壳体81可以包括具有大致矩形形状的底表面，并且可以包括作为宽侧表面的一对第一侧壁82、83以及一对第二侧壁，所述一对第一侧壁82、83以及所述一对第二侧壁分别垂直地连接到底表面的端部，以形成容纳电极组件的空间。第一侧壁82、83可以彼此面对，第二侧壁可以设置为彼此面对并且可以连接到第一侧壁82、83。底表面和第一侧壁82、83彼此连接的边的长度可以比底表面和第二侧壁彼此连接的边的长度长。优选地，相邻的第一侧壁和第二侧壁围成大约90°的角度。
盖组件84可以包括用于通过结合到壳体81来覆盖壳体81的开口的盖板85，并且可以包括从盖板85向外突出且分别电连接到正电极和负电极的正极端子86(第一端子)和负极端子87(第二端子)。盖板85可以被构造为具有可以在一个方向上延伸且可以结合到壳体81的开口的板形状。盖板85包括与盖组件84的内部连通的排气孔88。此外，包括凹口的排气构件(其由于预定压力而打开)安装到排气孔88或安装在排气孔88中。
正极端子86和负极端子87可以安装成从盖板85向上突出。正极端子86可以经由集流接线片电连接到正电极，负极端子可以经由集流接线片电连接到负电极。用于电连接正极端子86和集流接线片的端子连接构件可以安装在正极端子86与集流接线片之间。端子连接构件可以插入到形成在正极端子86处的孔中，使得端子连接构件的下部可以焊接到集流接线片。
参照图2和图3，电池模块90包括在第一方向(即，Y方向)上布置和对齐的多个电池单体80。每个电池单体80是棱柱形(或矩形)电池单体80，电池单体80的宽平坦侧表面82、83堆叠在一起以形成电池模块90。换言之，棱柱形电池单体80布置为使得相邻电池单体80的第一侧壁82、83彼此面对和/或彼此紧密接触。间隔件(未示出)可以设置在相邻电池单体80的第一侧壁82、83之间。相邻电池单体80的正极端子86和负极端子87通过汇流条(未示出)电连接。电池模块90可以通过将多个电池单体80电连接为一捆而用作电源单元。
电池单体80中的每个包括排气孔88，该排气孔88在与正极端子86和负极端子87相距一定距离情况下布置在电池单体80的盖组件84中。在第一方向上对齐的多个电池单体80的排气孔88也在第一方向上布置。此外，多个电池单体80布置在第一载体板71上，该第一载体板71被构造为支撑电池单体80的重量，并且还可以被构造为冷却多个电池单体80。
参照图4和图5，根据第一实施例的电池系统100包括如关于图2和图3描述的电池模块90。电池系统100可以包括在第二方向(即，X方向)上间隔开的多个这样的电池模块90。根据第一实施例的电池系统100还包括被构造为防止或至少减轻热失控的灭火系统60。因此，灭火系统60包括被构造为用于存储不燃和阻燃灭火剂的贮存器61。在这种情况下，贮存器61被构造为加压气体贮存器，灭火剂是二氧化碳。
灭火系统60还包括被构造为导管62的传导装置62。导管62与贮存器61流体连接，并且被构造为在电池模块90的正常操作状态下牢固地装有灭火剂。导管62与多个电池单体80的排气孔88对齐，并且还在Z方向上朝向每个电池单体80的排气孔88布置在距离H1处，其中，H1大致等于电池单体80在Z方向上的平均的排气射流的延伸长度的一半。导管62还被构造为通过电池单体80的排气射流熔化。具体地，导管62由熔化温度低于排气射流在其在Z方向上的延伸长度的一半处的温度的塑性材料构成。
根据图4和图5中示出的第一实施例，导管62一旦被电池单体80的任何排气孔88排出的排气射流击中就熔化。因此，加压二氧化碳从导管62的裂口排出，并且遍布多个电池单体80分布。二氧化碳一旦离开导管62就膨胀，从而冷却电池单体80。此外，由于氧气的消耗，二氧化碳至少减弱了电池火灾。图4和图5的电池系统100或者至少图4和图5的电池模块90可以布置在用于将二氧化碳限制在电池单体80周围的外壳中。
图6示出了根据本发明的第二实施例的电池系统100和冷却回路70。电池系统100仍然包括多个对齐的电池单体80、用于灭火剂的贮存器77和传导装置72，传导装置72布置为被电池单体80的排气射流击中，并且被构造为被电池单体80的排气射流熔化。根据第二实施例，贮存器77和传导装置72是冷却回路70的一部分。
冷却回路包括被构造为用于存储不燃和阻燃冷却剂的贮存器77。贮存器77经由冷却管与冷凝器75、冷凝器75下游的节流阀76、节流阀76下游的传导装置72、传导装置72下游的蒸发器73和蒸发器73下游的且贮存器77上游的压缩机74流体连接。
传导装置72被构造为布置在沿X方向彼此分隔开的多个电池模块90上方的距离H1处的曲折的导管72。蒸发器73被构造为机械地支撑多个电池单体80的载体板。电池系统100的灭火系统在功能上集成在冷却回路70中，因此对于灭火系统不需要附加的安装空间。换言之，冷却回路70的制冷剂是电池系统100的灭火剂。
图7示出了根据本发明的第三实施例的电池系统100和冷却回路70。电池系统100包括布置在第二电池模块92上方的第一电池模块91。第二电池模块92由第二载体板73支撑，第一电池模块91由第一载体板71支撑。电池系统还包括用于灭火剂的贮存器77和传导装置72。传导装置72放置在第一电池模块91的排气孔上方的距离H1处，使得传导装置72被由第一模块91的电池单体80排出的排气射流击中，并且被构造为被这样的排气射流熔化。第一载体板71被放置在第二电池模块92的排气孔上方的距离H2处，使得第一载体板71被由第二模块92的电池单体80排出的排气射流击中，并且被构造为被这样的排气射流熔化。
根据第三实施例的冷却回路70包括被构造为用于存储不燃和阻燃冷却剂的贮存器77。贮存器77经由冷却管与冷凝器75、冷凝器75下游的节流阀76、节流阀76下游的传导装置72、传导装置72下游的并行的第一和第二载体板71、73以及载体板71、73下游的且贮存器77上游的压缩机74流体连接。载体板71、73被构造为蒸发器，即，用于通过蒸发由冷却回路70提供的冷却剂来从各个电池模块91、92吸收热量。因此，第一载体板71是冷却回路70的一部分以及电池系统100的灭火系统的一部分，而冷却回路70的制冷剂是电池系统100的灭火剂。因此，电池系统100的安装空间最小。
-附图标号-
100 电池系统
90 电池模块
91 第一电池模块/上电池模块
92 第二电池模块/下电池模块
80 电池单体
81 壳体
82、83 一对第一侧壁
84 盖组件
85 盖板
86 正极端子(第一端子)
87 负极端子(第二端子)
88 排气孔
70 冷却回路
71 蒸发器/第一载体板
72 传导装置
73 蒸发器/第二载体板
74 压缩机
75 冷凝器
76 节流阀
77 贮存器
60 灭火系统
61 贮存器
62 传导装置/导管

Claims (14)

1.一种电池系统(100)，所述电池系统(100)包括：
至少一组多个对齐的电池单体(80)，在第一方向(Y)上布置，电池单体(80)中的每个包括排气孔(88)；以及
灭火系统(60)，具有用于灭火剂的贮存器(61)和用于传导灭火剂的至少一个传导装置(62)，
其中，传导装置(62)设置为使得传导装置(62)被由所述多个对齐的电池单体(80)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中，并且
其中，所述至少一个传导装置(62)被构造为被排气射流熔化。
2.根据权利要求1所述的电池系统(100)，其中，所述至少一个传导装置(62)与排气孔(88)中的每个之间的最短距离大于电池单体(80)中的一个电池单体(80)的平均的排气射流的延伸长度的一半。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统(100)，其中，电池单体(80)中的每个包括用于容纳电极组件的电池壳体(81)和放置在电池壳体(81)上用于封闭电池壳体(81)的盖组件(84)，其中，排气孔(88)布置在盖组件(84)中。
4.根据权利要求3所述的电池系统(100)，其中，传导装置(62)与所述至少一组多个对齐的电池单体(80)的电池壳体(81)热隔离。
5.根据权利要求3或4所述的电池系统(100)，其中，传导装置(62)布置在所述至少一组多个对齐的电池单体(80)的盖组件(84)上方，并且有着在第二方向(Z)上距排气孔(88)中的每个排气孔(88)的距离，所述距离大于电池单体(80)中的一个电池单体(80)的平均的排气射流的延伸长度的一半。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的电池系统(100)，其中，所述至少一组多个对齐的电池单体(80)的排气孔(88)在第一方向(Y)上对齐。
7.根据权利要求6所述的电池系统(100)，其中，所述至少一个传导装置是在第一方向(Y)上与所述至少一组多个对齐的电池单体(80)的排气孔(88)对齐的导管(62)。
8.根据前述权利要求中的任意一项所述的电池系统(100)，所述电池系统(100)还包括具有蒸发器(71)的冷却回路(70)，所述蒸发器(71)与所述至少一组多个电池单体(80)热接触并且被构造为用于使不燃或阻燃冷却剂从所述多个对齐的电池单体(80)吸收热量，其中，冷却剂用作灭火剂，并且传导装置(62)是冷却回路(70)的一部分。
9.根据前述权利要求中的任意一项所述的电池系统(100)，所述电池系统(100)包括：
多个电池模块(90)，布置为在第二方向(Z)上彼此分隔开，每个电池模块(90)包括在第一方向(Y)上布置的多个对齐的电池单体(80)，
其中，至少一个传导装置(62)布置在沿第二方向(Z)相邻的电池模块(90)之间，并且被构造为支撑第一电池模块(91)的载体板(71)。
10.一种用于电池系统(100)的冷却回路(70)，所述电池系统(100)包括在第一方向(Y)上布置的至少一组多个对齐的电池单体(80)，电池单体(80)中的每个包括电池壳体(81)和位于电池壳体(81)内的排气孔(88)，所述冷却回路(70)包括：
传导装置(72)，用于传导不燃或阻燃冷却剂；以及
蒸发器(71)，与第一组多个(91)对齐的电池单体(80)热接触，并被构造为使冷却剂从第一组多个(91)对齐的电池单体(80)吸收热量，
其中，传导装置(72)设置为使得传导装置(72)被由第一组多个(91)对齐的电池单体(80)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中并且被构造为被排气射流熔化。
11.根据权利要求10所述的冷却回路(70)，其中，蒸发器(71)设置为使得蒸发器(71)被由第二组多个(92)对齐的电池单体(80)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中并且被构造为被排气射流熔化。
12.根据权利要求10或11所述的冷却回路(70)，所述冷却回路(70)用于电池系统(100)，所述电池系统(100)包括布置为在第二方向(Z)上彼此分隔开的多个电池模块(90)，每个电池模块(90)包括在第一方向(Y)上布置的多个对齐的电池单体(80)，
其中，蒸发器布置在沿第二方向(Z)相邻的电池模块(90)之间，并且被构造为支撑相邻的电池模块中的上电池模块(91)的第一载体板(71)，
其中，蒸发器(71)设置为使得蒸发器(71)被由相邻的电池模块中的下电池模块(92)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中，
其中，传导装置(72)设置为使得传导装置(72)被由相邻的电池模块中的上电池模块(91)的任何排气孔(88)排出的排气射流击中，并且
其中，蒸发器(71)被构造为被排气射流熔化。
13.根据权利要求12所述的冷却回路(70)，所述冷却回路(70)还包括第二载体板(73)，所述第二载体板(73)支撑相邻的电池模块中的下电池模块(92)并与相邻的电池模块中的下电池模块(92)热接触，并且被构造为用于使冷却剂从相邻的电池模块中的下电池模块(92)吸收热量。
14.根据权利要求11至13中的任意一项所述的冷却回路(70)，所述冷却回路(70)还包括以下组件中的至少一个：压缩机(74)，用于压缩冷却剂以升高冷却剂的压力和温度；
冷凝器(75)，用于使压缩的冷却剂液化以从压缩的冷却剂释放热量；
节流阀(76)，用于降低液化的冷却剂的压力和温度；以及
贮存器(77)，用于冷却剂。
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