CN112687997A - 电池组和包括该电池组的车辆 - Google Patents

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朴相俊
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裵奎宗
李相勳
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崔容硕
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Abstract

公开了一种可通过防止热失控来提高安全性的电池组和包括该电池组的车辆。该电池组包括：具有预定容纳空间的组壳体；多个电池模块，其容纳在组壳体中并且具有彼此堆叠的多个电池单元；至少一个分区隔离构件，其沿与多个电池单元的堆叠方向平行的方向设置，以分隔开多个电池模块；多个汇流条构件，其配置成将多个电池模块电连接；连接至多个汇流条构件的多个继电器单元；和外部电阻器单元，其连接至多个继电器单元并且设置在组壳体的内部一侧。分区隔离构件可阻挡热量的直接传递。多个继电器单元可将发生异常情况的特定电池模块的电池单元的电流诱导至外部电阻器单元，从而快速将该特定电池模块短路，使得防止热失控传递至相邻的电池模块。

Description

电池组和包括该电池组的车辆
本申请要求于2019年10月18日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0130070号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本文。
技术领域
本公开内容涉及一种电池组和包括该电池组的车辆。
背景技术
高度适用于各种产品并且表现出诸如高能量密度等之类的优异电性能的二次电池不仅普遍用在便携式装置中，而且还用在由电源驱动的电动车辆(EV)或混合动力电动车辆(HEV)中。由于二次电池可极大减少化石燃料的使用并且在能量消耗期间不产生副产物，因此二次电池作为用于增强环境友好性和能量效率的新能源而受到关注。
目前广泛使用的二次电池包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单位二次电池单元(即单位电池单元)的工作电压是大约2.5V至4.5V。因此，在需要更高的输出电压时，多个电池单元可串联连接以构成电池组。此外，根据电池组所需的充电/放电容量，多个电池单元可并联连接以构成电池组。因而，可根据所需的输出电压或所需的充电/放电容量来不同地设定电池组中包括的电池单元的数量。
另外，当多个电池单元串联或并联连接以构成电池组时，通常首先构造由至少一个电池单元构成的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其他部件来构造电池组。
常规电池组包括每个都具有多个电池单元的电池模块。在此，当由于任一个电池模块中的电池单元的膨胀而发生异常情况时，如果该异常情况没有快速解决，则热失控会传递至相邻的电池模块，这可引起电池组的爆炸等并因而导致对用户更大的危险。
因此，当电池模块的特定电池单元发生异常情况时，必须迅速解决该异常情况。特别是，必须在热失控通向相邻的周围电池模块从而引起电池组的爆炸或起火之前，防止热失控的传递来确保安全。
发明内容
技术问题
本公开内容旨在提供一种可通过防止热失控来提高安全性的电池组和包括该电池组的车辆。
技术方案
在本公开内容的一个方面中，提供了一种电池组，包括：具有预定容纳空间的组壳体；多个电池模块，所述多个电池模块容纳在所述组壳体中并且具有彼此堆叠的多个电池单元；至少一个分区隔离构件，所述至少一个分区隔离构件沿与所述多个电池单元的堆叠方向平行的方向设置，以分隔开所述多个电池模块；多个汇流条构件，所述多个汇流条构件配置成将所述多个电池模块电连接；连接至所述多个汇流条构件的多个继电器单元；和外部电阻器单元，所述外部电阻器单元连接至所述多个继电器单元并且设置在所述组壳体的内部一侧。
所述电池组可进一步包括电阻隔离构件，所述电阻隔离构件设置在所述组壳体中并且设置成将所述外部电阻器单元与所述多个电池模块彼此分隔开。
所述多个电池模块可包括：第一组电池模块，所述第一组电池模块具有设置成沿所述组壳体的长度方向彼此间隔开预定距离的多个电池模块；和第二组电池模块，所述第二组电池模块设置成沿所述组壳体的宽度方向与所述第一组电池模块间隔开预定距离，并且所述第二组电池模块具有设置成沿所述组壳体的长度方向彼此间隔开预定距离的多个电池模块。
所述第一组电池模块的电池模块的电池单元可沿所述组壳体的长度方向彼此堆叠，并且所述第二组电池模块的电池模块的电池单元可沿所述组壳体的长度方向彼此堆叠。
所述至少一个分区隔离构件可设置在所述第一组电池模块与所述第二组电池模块之间。
所述第一组电池模块的电池模块的电池单元可沿所述组壳体的宽度方向彼此堆叠，并且所述第二组电池模块的电池模块的电池单元可沿所述组壳体的宽度方向彼此堆叠。
所述至少一个分区隔离构件可包括多个分区隔离构件，并且所述多个分区隔离构件可沿所述组壳体的长度方向分别设置在所述第一组电池模块的电池模块之间以及所述第二组电池模块的电池模块之间。
在所述多个汇流条构件之中，设置在所述组壳体的一侧端部的汇流条构件可电连接至外部电源。
所述电阻隔离构件可设置在所述组壳体的另一侧端部。
所述电池组可进一步包括电连接至所述多个电池模块的多个温度传感器。
所述电池组可进一步包括控制单元，所述控制单元电连接至所述继电器单元、所述外部电阻器单元和所述温度传感器，从而基于通过所述温度传感器检测的温度信息控制所述继电器单元的操作。
所述外部电阻器单元可安装至所述组壳体，从而与所述组壳体是可分离的。
此外，本公开内容提供了一种车辆，包括：至少一个根据上述实施方式的电池组。
有益效果
根据如上所述的各实施方式，可提供一种可通过防止热失控来提高安全性的电池组和包括该电池组的车辆。
附图说明
附图图解了本公开内容的优选实施方式并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因而，本公开内容不解释为限于这些附图。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池组的示图。
图2是示出图1的电池单元的主要部分的放大图。
图3和图4是图解图1的电池组的热失控防止机理的示图。
图5是图解根据本公开内容另一实施方式的电池组的示图。
图6是图解根据本公开内容又一实施方式的电池组的示图。
图7是图解根据本公开内容又一实施方式的电池组的示图。
图8是图解图7的电池组的热失控防止机理的示图。
图9是图解根据本公开内容又一实施方式的电池组的示图。
图10是图解根据本公开内容一实施方式的车辆的示图。
具体实施方式
通过参照附图详细描述本公开内容的实施方式，本公开内容将变得更加显而易见。应当理解，在此所公开的实施方式仅是说明性的，以更好地理解本公开内容，可以以各种方式修改本公开内容。此外，为了便于理解本公开内容，附图不是按照真实比例绘制的，而是一些部件的尺寸可能被夸大。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的电池组的示图，图2是示出图1的电池单元的主要部分的放大图。
参照图1和图2，电池组10可包括：组壳体100；多个电池模块；分区隔离构件400；汇流条构件500；继电器单元600；外部电阻器单元700；和电阻隔离构件800。
组壳体100可安装至稍后解释的车辆1，并且组壳体100可在其中具有预定容纳空间。如稍后解释的，组壳体100可容纳多个电池模块。
多个电池模块容纳在组壳体100中并且可具有彼此堆叠的多个电池单元。
多个电池模块可包括第一组电池模块200和第二组电池模块300。
第一组电池模块200可包括设置成沿组壳体100的长度方向彼此间隔开预定距离的多个电池模块200。
第一组电池模块200的多个电池模块200的每一个可包括多个电池单元(下文中，也被称为第一电池单元250)。
多个第一电池单元250是二次电池并且可以是袋型二次电池、矩形二次电池和圆柱形二次电池中至少之一。下文中，在该实施方式中，第一电池单元250将被描述为袋型二次电池。多个第一电池单元250可沿组壳体100的长度方向彼此堆叠。
第二组电池模块300可设置成沿组壳体100的宽度方向与第一组电池模块200间隔开预定距离。第二组电池模块300可包括设置成沿组壳体100的长度方向彼此间隔开预定距离的多个电池模块300。
第二组电池模块300的多个电池模块300的每一个可包括多个电池单元(下文中，也被称为第二电池单元350)。
多个第二电池单元350是二次电池并且可以是袋型二次电池、矩形二次电池和圆柱形二次电池中至少之一。下文中，在该实施方式中，第二电池单元350将被描述为袋型二次电池。多个第二电池单元350可沿组壳体100的长度方向彼此堆叠。
分区隔离构件400可沿与多个电池单元(即，多个第一电池单元250或多个第二电池单元350)的堆叠方向(即，组壳体100的长度方向)平行的方向设置，以分隔开第一组电池模块200和第二组电池模块300。
分区隔离构件400可设置在第一组电池模块200与第二组电池模块300之间，并且形成为具有沿组壳体100的长度方向的预定长度。
当由于任意一侧的电池模块的异常情况而导致发生过热时，分区隔离构件400可有效阻挡热量传递至另一侧的电池模块。例如，当第一组电池模块200发生过热时，分区隔离构件400可有效阻挡热量直接传递至第二组电池模块300。
汇流条构件500用于将多个电池模块电连接，并且汇流条构件500可设置为多个。如稍后解释的，在多个汇流条构件500之中，设置在组壳体100的一侧端部的汇流条构件500、即设置在组壳体100的与外部电阻器单元700相对的最外侧的汇流条构件500可电连接至外部电源等。
继电器单元600设置为多个并且可连接至多个汇流条构件500。多个继电器单元600连接至稍后解释的外部电阻器单元700。当由于特定电池模块的电池单元中至少之一的异常情况而导致发生膨胀、过电流或过热时，多个继电器单元600可进行操作，使得发生异常情况的电池单元的电流被诱导至稍后解释的外部电阻器单元700。
外部电阻器单元700连接至多个继电器单元600，并且外部电阻器单元700可设置在组壳体100的内部一侧。具体地，外部电阻器单元700可设置在组壳体100的另一侧端部。
当与发生异常情况的特定电池模块连接的继电器单元600操作时，外部电阻器单元700可快速将发生异常情况的特定电池模块短路，使得有效防止热失控传递至相邻的电池模块。
电阻隔离构件800设置在组壳体100中并且可设置成将外部电阻器单元700与多个电池模块分隔开。电阻隔离构件800可阻挡外部电阻器单元700处产生的热量以便不被传递至相邻的电池模块。
下文中，将详细描述根据该实施方式的电池组10的热失控防止机理。
图3和图4是图解图1的电池组的热失控防止机理的示图。
参照图3和图4，在电池组10中，多个电池模块之中的特定电池模块可能发生异常情况。异常情况可以是特定电池模块的电池单元的膨胀、过电流或过热情况。
在该实施方式中，作为示例，将基于其中设置在与外部电阻器单元700相对一侧的第一组电池模块200的电池模块200中发生异常情况的情形来描述热失控防止机理。
当特定电池模块200的至少一个第一电池单元250中发生异常情况时，与连接至该特定电池模块200的汇流条构件500连接的一对继电器单元600可进行操作。就是说，与发生异常情况的特定电池模块200连接的一对继电器单元600可进行操作，以将发生异常情况的特定电池模块200的电流诱导至稍后解释的外部电阻器单元700。一对继电器单元600的操作可以是有源方式或无源方式。
通过诱导一对继电器单元600的电流，外部电阻器单元700可更快速地将发生异常情况的特定电池模块200短路，由此有效地防止热失控传递至与发生异常情况的特定电池模块200邻近的相邻电池模块。
特别是，通过经由继电器单元600和外部电阻器单元700的外部短路，即使不沿电池单元的堆叠方向(图4的左右方向)在第一组电池模块200和第二组电池模块300之间增加额外的分区隔离构件400，仍可有效防止热失控传递至相邻电池模块。
以这种方式，当特定电池模块的至少一个电池单元中发生异常情况时，根据该实施方式的电池组10可仅将发生异常情况的电池模块快速短路，使得快速防止热失控朝向相邻电池模块传递。
因此，根据该实施方式的电池组10可显著提高电池组10的安全性。
图5是图解根据本公开内容另一实施方式的电池组的示图。
根据该实施方式的电池组20与前述实施方式的电池组10类似，因而，下文中，将不再详细描述与前述实施方式大致相同或相似的特征，将详细描述与前述实施方式不同的特征。
参照图5，电池组20可包括：组壳体100；多个电池模块；分区隔离构件400；汇流条构件500；继电器单元600；外部电阻器单元700；电阻隔离构件800；控制单元900；和温度传感器950。
组壳体100，多个电池模块，分区隔离构件400，汇流条构件500，继电器单元600，外部电阻器单元700和电阻隔离构件800大致与前述实施方式相同或相似，因而不再详细描述。
控制单元900可电连接至继电器单元600、外部电阻器单元700和稍后解释的温度传感器950。控制单元900可基于通过稍后解释的温度传感器950检测的温度信息控制继电器单元600的操作。
温度传感器950可设置为多个，并且温度传感器950可电连接至多个电池模块。多个温度传感器950可电连接至控制单元900，从而将多个电池模块的温度信息传输至控制单元900。
在该实施方式中，当特定电池模块中发生过热情况等时，可通过多个温度传感器950和控制单元900更快速地识别到过热情况，使得可通过操作继电器单元600将发生过热情况的特定电池模块更快速地短路。
因此，根据该实施方式的电池组20可更有效地防止热失控从特定电池模块朝向相邻电池模块传递，由此进一步提高电池组20的安全性。
图6是图解根据本公开内容又一实施方式的电池组的示图。
根据该实施方式的电池组30与前述实施方式的电池组10类似，因而，下文中，将不再详细描述与前述实施方式大致相同或相似的特征，将详细描述与前述实施方式不同的特征。
参照图6，电池组30可包括：组壳体100；多个电池模块；分区隔离构件400；汇流条构件500；继电器单元600；外部电阻器单元750；电阻器单元连接器770；和电阻隔离构件800。
组壳体100，多个电池模块，分区隔离构件400，汇流条构件500和继电器单元600大致与前述实施方式相同或相似，因而不再详细描述。
外部电阻器单元750可设置成与组壳体100是可分离的。外部电阻器单元750可设置成从组壳体100是可拆卸的。
电阻器单元连接器770设置于组壳体100，当安装外部电阻器单元750时，电阻器单元连接器770可将外部电阻器单元750和继电器单元600彼此连接。
电阻隔离构件800大致与前述实施方式相同或相似，因而不再详细描述。
如上所述，在该实施方式中，外部电阻器单元750可以不以一体型而是以可分离型设置在组壳体100中，从而是从组壳体100可拆卸的。因此，在该实施方式中，外部电阻器单元750可根据需要适当地安装至组壳体100。
图7是图解根据本公开内容又一实施方式的电池组的示图，图8是图解图7的电池组的热失控防止机理的示图。
根据该实施方式的电池组40与前述实施方式的电池组10类似，因而，下文中，将不再详细描述与前述实施方式大致相同或相似的特征，将详细描述与前述实施方式不同的特征。
参照图7和图8，电池组40可包括：组壳体100；多个电池模块；分区隔离构件405；汇流条构件500；继电器单元600；外部电阻器单元700；和电阻隔离构件800。
组壳体100大致与前述实施方式相同或相似，因而不再详细描述。
多个电池模块可包括第一组电池模块205和第二组电池模块305。第一组电池模块205的多个电池模块205的每一个可包括多个电池单元(下文中，也被称为第一电池单元255)，第二组电池模块305的多个电池模块305的每一个可包括多个电池单元(下文中，也被称为第二电池单元355)。
第一组电池模块205的多个电池模块205的第一电池单元255可沿组壳体100的宽度方向彼此堆叠。
第二组电池模块305的多个电池模块305的第二电池单元355可沿组壳体100的宽度方向彼此堆叠。
分区隔离构件405可沿与多个电池单元(即，多个第一电池单元255或多个第二电池单元355)的堆叠方向(即，组壳体100的长度方向)平行的方向设置。分区隔离构件405形成为具有沿组壳体100的宽度方向的预定长度，并且分区隔离构件405可设置为多个。
多个分区隔离构件405可沿组壳体100的长度方向分别设置在第一组电池模块205的电池模块205之间以及第二组电池模块305的电池模块305之间。
汇流条构件500、继电器单元600、外部电阻器单元700和电阻隔离构件800大致与前述实施方式相同或相似，因而不再详细描述。
在根据该实施方式的电池组40中，与前述实施方式中一样，当特定电池模块205的至少一个第一电池单元255中发生异常情况时，与连接至该特定电池模块205的汇流条构件500连接的一对继电器单元600可进行操作。就是说，与发生异常情况的特定电池模块205连接的一对继电器单元600可进行操作，使得发生异常情况的特定电池模块205的电流被诱导至稍后解释的外部电阻器单元700。
此外，即使不沿组壳体100的长度方向在第一组电池模块205的电池模块205之间以及第二组电池模块305的电池模块305之间增加分区隔离构件405，根据该实施方式的电池组40通过使用了继电器单元600和外部电阻器单元700的外部电路仍可有效防止热失控传递至相邻电池模块。
图9是图解根据本公开内容又一实施方式的电池组的示图。
根据该实施方式的电池组50与前述实施方式的电池组20、40类似，因而，下文中，将不再详细描述与前述实施方式大致相同或相似的特征，将详细描述与前述实施方式不同的特征。
参照图9，电池组50可包括：组壳体100；多个电池模块；分区隔离构件405；汇流条构件500；继电器单元600；外部电阻器单元700；电阻隔离构件800；控制单元900；和温度传感器950。
组壳体100，多个电池模块，分区隔离构件405，汇流条构件500，继电器单元600，外部电阻器单元700和电阻隔离构件800大致与前述实施方式相同或相似，因而不再详细描述。
控制单元900可电连接至继电器单元600、外部电阻器单元700和稍后解释的温度传感器950。控制单元900可基于通过稍后解释的温度传感器950检测的温度信息控制继电器单元600的操作。
温度传感器950设置为多个，并且温度传感器950可电连接至多个电池模块。多个温度传感器950可电连接至控制单元900，从而将多个电池模块的温度信息传输至控制单元900。
在该实施方式中，当特定电池模块中发生过热情况等时，可通过多个温度传感器950和控制单元900更快速地识别到过热情况，使得可通过操作继电器单元600将发生过热情况的特定电池模块更快速地短路。
因此，根据该实施方式的电池组50可更有效地防止热失控从特定电池模块朝向相邻电池模块传递，由此进一步提高电池组50的安全性。
图10是图解根据本公开内容一实施方式的车辆的示图。
参照图10，车辆1可包括前述实施方式的电池组10和用于容纳电池组10的车辆主体70。除了电池组10以外，车辆主体70也可包括前述实施方式的电池组20、30、40、50中至少之一。
由于根据该实施方式的车辆1包括前述实施方式的电池组10，因此可提供包括前述实施方式的电池组10的所有优点的车辆1。
另外，除了车辆1以外，前述实施方式的电池组10、20、30、40、50也可设置于使用电池组10、20、30、40、50作为能源的其他装置，例如储能系统。
根据如上所述各实施方式，可提供通过防止热失控而具有提高的安全性的电池组10、20、30、40、50以及包括电池组10、20、30、40、50中至少之一的车辆1。
虽然已经示出并描述了本公开内容的实施方式，但是应当理解，本公开内容不限于所描述的具体实施方式，本领域技术人员可在本公开内容的范围内做出各种改变和修改，不应从本公开内容的技术构思和观点单独地理解这些修改。
附图标记
1：车辆
10、20、30、40、50：电池组
70：车辆主体
100：组壳体
200、205：第一组电池模块
250、255：第一电池单元
300、305：第二组电池模块
350、355：第二电池单元
400、405：分区隔离构件
500：汇流条构件
600：继电器单元
700、750：外部电阻器单元
770：电阻器单元连接器
800：电阻隔离构件
900：控制单元
950：温度传感器。

Claims (13)

1.一种电池组，包括：
具有预定容纳空间的组壳体；
多个电池模块，所述多个电池模块容纳在所述组壳体中并且具有彼此堆叠的多个电池单元；
至少一个分区隔离构件，所述至少一个分区隔离构件沿与所述多个电池单元的堆叠方向平行的方向设置，以分隔开所述多个电池模块；
多个汇流条构件，所述多个汇流条构件配置成将所述多个电池模块电连接；
连接至所述多个汇流条构件的多个继电器单元；和
外部电阻器单元，所述外部电阻器单元连接至所述多个继电器单元并且设置在所述组壳体的内部一侧。
2.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
电阻隔离构件，所述电阻隔离构件设置在所述组壳体中并且设置成将所述外部电阻器单元与所述多个电池模块彼此分隔开。
3.根据权利要求2所述的电池组，
其中所述多个电池模块包括：
第一组电池模块，所述第一组电池模块具有设置成沿所述组壳体的长度方向彼此间隔开预定距离的多个电池模块；和
第二组电池模块，所述第二组电池模块设置成沿所述组壳体的宽度方向与所述第一组电池模块间隔开预定距离，并且所述第二组电池模块具有设置成沿所述组壳体的长度方向彼此间隔开预定距离的多个电池模块。
4.根据权利要求3所述的电池组，
其中所述第一组电池模块的电池模块的电池单元沿所述组壳体的长度方向彼此堆叠，并且所述第二组电池模块的电池模块的电池单元沿所述组壳体的长度方向彼此堆叠。
5.根据权利要求4所述的电池组，
其中所述至少一个分区隔离构件设置在所述第一组电池模块与所述第二组电池模块之间。
6.根据权利要求3所述的电池组，
其中所述第一组电池模块的电池模块的电池单元沿所述组壳体的宽度方向彼此堆叠，并且所述第二组电池模块的电池模块的电池单元沿所述组壳体的宽度方向彼此堆叠。
7.根据权利要求6所述的电池组，
其中所述分区隔离构件设置为多个，并且
所述多个分区隔离构件沿所述组壳体的长度方向分别设置在所述第一组电池模块的电池模块之间以及所述第二组电池模块的电池模块之间。
8.根据权利要求2所述的电池组，
其中在所述多个汇流条构件之中，设置在所述组壳体的一侧端部的汇流条构件电连接至外部电源。
9.根据权利要求8所述的电池组，
其中所述电阻隔离构件设置在所述组壳体的另一侧端部。
10.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括：
电连接至所述多个电池模块的多个温度传感器。
11.根据权利要求10所述的电池组，进一步包括：
控制单元，所述控制单元电连接至所述继电器单元、所述外部电阻器单元和所述温度传感器，从而基于通过所述温度传感器检测的温度信息控制所述继电器单元的操作。
12.根据权利要求1所述的电池组，
其中所述外部电阻器单元安装至所述组壳体，从而与所述组壳体是可分离的。
13.一种车辆，包括至少一个根据权利要求1所述的电池组。
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