CN113394488A - 储能系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的储能系统可以包括：电池模块，包括多个二次电池单元，并且在一侧或两侧设置有电极接头；以及壳体，在其内部容纳堆叠多个所述电池模块的模块堆叠体，其中所述壳体包括：第一盖，被设置成与所述模块堆叠体的侧面中设置有所述电极接头的至少一个侧面面对；以及第二盖，被设置成与所述模块堆叠体的侧面中没有设置有所述电极接头的侧面中的至少一个侧面面对，在所述第一盖与所述模块堆叠体之间形成火焰通道，并且在所述第二盖与所述模块堆叠体之间形成冷却流路。

Description

储能系统
技术领域
本发明涉及一种储能系统。
背景技术
随着对移动设备、电动汽车、储能系统(Energy Storage System,ESS)等的技术开发和需求的增加，对作为能量源的二次电池单元的需求也在迅速增加。由于二次电池单元中化学能和电能之间的相互转换是可逆的，因此二次电池单元是可以重复充电和放电的电池。
这种二次电池单元包括作为二次电池的主要组成部分的阳极、阴极、分离膜和电解液等电极组件以及用于保护所述电极组件的多层外装材料(Laminated Film Case)的电池单元(cell)主体部件。
然而，这种电极组件在充电和放电的过程中会发热，而这种发热导致的温度升高会降低二次电池单元的性能。
并且，当发热严重时，二次电池单元的内部压力上升，从而引起二次电池单元起火的问题。
此外，在诸如储能系统(ESS)的安装有多个二次电池单元的情况下，二次电池单元由于起火而爆炸，并发生火焰传播到周围的其他二次电池单元的问题。
例如，在现有技术中，二次电池单元的电极接头部分没有用于防止火焰进入的盖部件，因此在相邻的二次电池单元中发生火灾时，火焰容易进入相邻的二次电池单元，从而难以防止火灾的传播。
因此，需要对储能系统进行研究，以改善上述的问题或局限性。
现有技术文献
(专利文献1)韩国公开专利第10-2015-0061200号。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种可以防止二次电池单元的起火传播的储能系统。
另外，本发明的目的在于提供一种当二次电池单元起火时可以防止火焰扩散到外部的储能系统。
(二)技术方案
根据本发明的实施例的储能系统可以包括：电池模块，包括多个二次电池单元，并且在一侧或两侧设置有电极接头；以及壳体，在其内部容纳堆叠多个所述电池模块的模块堆叠体，其中所述壳体包括：第一盖，被设置成与所述模块堆叠体的侧面中设置有所述电极接头的至少一个侧面面对；以及第二盖，被设置成与所述模块堆叠体的侧面中没有设置有所述电极接头的侧面中的至少一个侧面面对，在所述第一盖与所述模块堆叠体之间形成火焰通道，并且在所述第二盖与所述模块堆叠体之间形成冷却流路。
根据本实施例，所述储能系统可以进一步包括：垫片，设置在所述第一盖与所述模块堆叠体之间，以保持所述模块堆叠体与所述第一盖之间的隔开距离。
根据本实施例，所述第一盖和所述第二盖可以通过弯曲金属板来形成。
根据本实施例，所述冷却流路可以形成为与所述火焰通道分开的独立的通道。
根据本实施例，所述壳体可以进一步包括：隔板，沿着所述第一盖与所述第二盖连接的部分设置，并且被构造成与所述模块堆叠体接触，以分隔所述冷却流路和所述火焰通道。
根据本实施例，所述储能系统可以进一步包括：阻断部件，设置在所述火焰通道内，以允许气体通过并阻断火焰。
根据本实施例，所述阻断部件可以形成为用于冷却火焰的金属材料的多层筛(mesh)网或多层挡板(baffle)。
根据本实施例，所述储能系统可以进一步包括：第二冷却流路，形成在堆叠的所述电池模块之间，并与所述冷却流路连接。
根据本实施例，每个所述电池模块可以包括从其上表面或下表面突出形成的突出部，并且所述第二冷却流路可以由通过所述突出部而隔开设置的所述电池模块之间的空间形成。
根据本实施例，所述突出部可以邻近所述电池模块的边缘设置，并且可以沿着与所述二次电池单元的长度方向正交的方向线性地设置。
根据本实施例，所述电池模块可以包括：电池单元，容纳多个所述二次电池单元；主体框架部件，将多个所述电池单元结合为一体；以及盖部件，结合到设置所述二次电池单元的所述电极接头的一侧或两侧，其中所述盖部件设置在所述火焰通道与所述电极接头之间，并且可以设置有火焰或气体通过的多个通孔。
根据本实施例，所述电池单元可以包括：电池单元支撑部件，在侧面部容纳所述二次电池单元；以及壳体部件，包覆所述二次电池单元的侧面，并且结合到所述电池单元支撑部件。
根据本实施例，所述壳体可以进一步包括：上盖，设置在所述模块堆叠体的上部；以及下盖，设置在所述模块堆叠体的下部。
根据本实施例，所述壳体可以进一步包括：第三盖，从所述第二盖延伸，并且设置在所述第一盖的相反侧面。
根据本实施例，所述储能系统可以进一步包括：第三盖，与所述第一盖并排设置，并且以与所述模块堆叠体的侧面中设置有所述电极接头的另一个侧面面对的形式设置，其中所述第一盖和所述第三盖可以以分别从所述第二盖延伸的形式形成。
(三)有益效果
本发明的实施例的储能系统中冷却流路与火焰通道完全分开，因此即使在二次电池单元中发生火灾，也可以防止火灾通过冷却流路转移到其他二次电池单元。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图。
图2是图1中示出的电池模块的局部分解立体图。
图3是示出根据本发明的实施例的电池单元的立体图。
图4是示出根据本发明的实施例的储能系统的立体图。
图5是沿图4的线I-I'截取的剖视图。
图6是沿图4的线II-II'截取的剖视图。
图7是图6的P部分的放大图。
图8是沿图4的线III-III'截取的剖视图。
图9是图6的Q部分的放大剖视图。
附图标记说明
1：电池模块
10：电池单元
11：电池单元支撑部件
12：壳体部件
20：主体框架部件
30：盖部件
100：储能系统
150：壳体
170：阻断部件
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。然而，本发明的实施方式可以改变为其他各种形式，并且本发明的范围不限于以下说明的实施方式。另外，本发明的实施方式是为了向本领域普通技术人员更完整地说明本发明而提供的。附图中部件的形状和尺寸等可以被放大，以便更清楚地说明。
另外，在本说明书中，除非上下文中另外明确指出，否则单数形式包括复数形式，并且在整个说明书中，相同的附图标记或以类似方式赋予的附图标记应表示相同组件或相应的组件。
图1是示出根据本发明的实施例的电池模块的立体图，图2是图1中示出的电池模块的局部分解立体图，图3是示出根据本发明的实施例的电池单元的立体图。
参照附图，根据本发明的实施例的电池模块包括：电池单元10，具有多个二次电池单元C；主体框架部件20，将多个电池单元10形成为一体；前盖25；以及盖部件30。
电池单元10容纳二次电池单元C，为此，电池单元10可以包括电池单元支撑部件11和壳体部件12。
电池单元支撑部件11提供容纳二次电池单元C的空间。具体地，可以在电池单元支撑部件11的两面设置与二次电池单元C的形状相对应的凹槽形状的安置部。因此，二次电池单元C插入形成在电池单元支撑部件11的两面的安置部中，并且结合到电池单元支撑部件11。
在本实施例中，电池单元支撑部件11总共容纳四个二次电池单元C，在每一面上容纳两个二次电池单元C。但本发明不限于此。
壳体部件12以包覆二次电池单元C的侧面的形式结合到电池单元支撑部件11。为此，壳体部件12可以被设置成“
Figure BDA0002944032980000051
”形状。因此，壳体部件12可以从二次电池单元C所结合的电池单元支撑部件11的上部或下部装配并结合到电池单元支撑部件11。
电池单元支撑部件11与壳体部件12结合，因此，二次电池单元C的除电极接头E以外的其余部分被设置在由电池单元支撑部件11和壳体部件12形成的空间内。
二次电池单元C的电极接头E暴露于电池单元支撑部件11的外部。并且，汇流条B可以紧固到电极接头E。因此，二次电池单元C可以通过汇流条B与外部电连接。
主体框架部件20将多个电池单元10结合为一体以形成一个电池模块1。
主体框架部件20可以是在其中容纳有多个电池单元10的盒形，也可以是将多个电池单元10彼此连接以捆束在一起的条(bar)形框架。
在本实施例中，主体框架部件20可以包括：多个轴，贯穿电池单元支撑部件11而设置；以及收尾部件，紧固到轴的两端以抑制电池单元的运动。例如，本实施例的主体框架部件20可以包括螺栓、螺母等紧固部件，但不限于此。
前盖25是设置在通过主体框架部件20结合的电池模块1的一面上的盖，可以由耐热的金属材料形成。
前盖25可以被设置为覆盖电池模块1的整个一面的形式。
另外，在前盖25上可以设置有诸如连接器的连接部件，以将电池单元10与外部电连接。
当堆叠多个电池模块1时，如图4所示，前盖25可以形成储能系统的一个侧面。
盖部件30以遮挡设置二次电池单元C的电极接头E的一侧的形式结合到主体框架部件20或电池单元支撑部件11上。因此，盖部件30设置在与电极接头E面对的位置，以形成电池模块1的侧面。
盖部件30设置有多个通孔32。当二次电池单元C中产生火焰时，通孔32用作将火焰或气体排放到电池模块的外部的通道。因此，多个通孔32可以均匀地设置在整个盖部件30上。
当盖部件30上没有所述通孔32时，火焰难以被排放到电池模块1的外部，在这种情况下，火焰容易转移到相邻的其他二次电池单元。
为了防止上述情况，本实施例的盖部件30设置有通孔32，因此，火焰可以穿过通孔32朝向后面将描述的火焰通道F1侧形成火焰。如此，通孔32还具有将火焰引导至火焰通道F1的功能。
由于盖部件30需要持续地承受火焰，因此盖构件30由不易热变形的材料形成。因此，盖部件30的材料没有特别限制，只要是不易被高温热熔化或变形的材料都可以用作盖部件30的材料。
如上所述构造的电池模块1中，壳体部件12包覆二次电池单元C，因此当在二次电池单元C中产生火焰时，大部分火焰朝向设置二次电池单元C的电极接头E的方向。因此，根据本实施例的储能系统在设置有电极接头E的方向上设置火焰通道。
接下来，对根据本发明的实施例的储能系统进行说明。
图4是示出根据本发明的实施例的储能系统的立体图，图5是沿图4的线I-I'截取的剖视图，图6是沿图4的线II-II'截取的剖视图。
并且，图7是图6的P部分的放大图，图8是沿图4的线III-III'截取的剖视图，图9是图6的Q部分的放大剖视图。
参照附图，本实施例的储能系统100包括堆叠有多个上述电池模块1的模块堆叠体2，并且包括用于容纳模块堆叠体2的壳体150。
壳体150可以包括：上盖120，结合到模块堆叠体2的上部；下盖130，结合到模块堆叠体2的下部；以及侧盖110，被设置为包覆模块堆叠体2的侧面。
多个电池模块1在垂直方向上堆叠并容纳在壳体150内。此时，多个电池模块1被堆叠成所有电极接头E都朝向相同方向。
本实施例的电池模块1包括在两个方向上设置电极接头E的二次电池单元C。因此，电极接头E被设置为朝向彼此相反的两个方向。
因此，壳体150包括：第一盖110a和第三盖110c，以与设置有电极接头E的模块堆叠体2的侧面面对的形式设置；以及第二盖110b，连接第一盖110a和第三盖110c。因此，第三盖110c从第二盖110b延伸，并且设置在第一盖110a的相反侧面。
在此，第二盖110b以与模块堆叠体2的侧面中没有设置有电极接头E的侧面面对的形式设置。因此，在本实施例中，侧盖110整体上形成为“
Figure BDA0002944032980000081
”形状。
更具体地，可以通过弯曲一个金属板来形成作为侧盖110的第一盖110a、第二盖110b和第三盖110c。例如，可以通过将一个金属板弯曲成“
Figure BDA0002944032980000082
”形状来形成彼此并排设置的第一盖110a和第三盖110c以及在一侧连接第一盖110a和第三盖110c的第二盖110b。
在如上所述构造侧盖的情况下，在第一盖110a和第二盖110b连接的部分以及在第二盖110b和第三盖110c连接的部分，无需再结合单独的紧固部件或者不会因焊接不良而形成间隙，因此可以防止火焰或气体通过所述连接的部分排放到外部。
然而，本发明的构造不限于此。
由于侧盖形成为“
Figure BDA0002944032980000083
”形状，当本实施例的壳体150与模块堆叠体2结合时，如图4所示，模块堆叠体2的一面暴露于壳体150的外部。
如上所述，由金属材料制成的前盖25设置在暴露的模块堆叠体2的一面。因此，第一盖110a和第三盖110c结合到模块堆叠体2的前盖25。
此时，当在第一盖110a和第三盖110c与前盖25结合的部分形成间隙时，火焰或烟雾可通过所述间隙流出到外部。因此，为了不形成所述间隙，第一盖110a和第三盖110c与前盖25可以牢固地结合。
为此，第一盖110a和第三盖110c可以包括与模块堆叠体2接触的阻断壁115。
阻断壁115可以形成为第一盖110a和第三盖110c沿着前盖25所结合的部分弯曲以与模块堆叠体2接触的形式。
因此，阻断壁115用作用于分隔火焰通道F1的部件，并且由于阻断壁115，火焰通道F1的火焰不会暴露于前盖25侧。
第一盖110a和第三盖110c与模块堆叠体2以预定距离隔开设置。为此，如图5所示，在第一盖110a和第三盖110c的内表面可以设置有至少一个垫片(spacer)180。
垫片180设置在第一盖110a与模块堆叠体2之间以及第三盖110c与模块堆叠体2之间，以保持模块堆叠体2与第一盖110a和第三盖110c之间的隔开距离。
垫片180可以通过弯曲金属板来形成，但不限于此，可以通过将各种材料变形为各种形状来使用，只要其可以将第一盖110a和第三盖110c与电池模块1隔开并且能够承受预定时间的火焰即可。
在本实施例中，由于第一盖110a和第三盖110c与模块堆叠体2隔开设置，因此形成在壳体150与模块堆叠体2之间的空间用作引导火焰的通道F1(以下称为火焰通道)。
如上所述，在本实施例的电池模块1中，当在二次电池单元C中产生火焰时，火焰仅扩散到电极接头E侧。虽然火焰的扩散首先会被盖部件30阻断，但是通过盖部件30的通孔32扩散到盖部件30的外部的火焰仅扩散到设置在第一盖110a和第三盖110c与模块堆叠体2之间的火焰通道F1。
扩散到火焰通道F1的火焰通过火焰通道F1被引导到储能系统100的上部方向(图6中的箭头方向)。因此，可以防止火焰扩散到其他电池模块1。
另一方面，为了防止火焰暴露于储能系统100的外部，火焰通道F1中可以设置至少一个阻断部件170。
在本实施例中，阻断部件170设置在火焰通道F1的最上端侧，并且阻断部件170由金属材料的筛(mesh)网形成。筛网以非常精细地筛网过滤器的形式形成，以阻断火焰并仅允许气体或烟雾通过。
因此，通过阻断部件170完全阻断扩散到火焰通道F1的火焰向储能系统100外部扩散。
另一方面，结合到模块堆叠体2的上部的上盖120中可以设置有能够排放气体或烟雾的排气孔125。排气孔125设置在与火焰通道F1相对应的位置。
另一方面，在实施例中阻断部件170仅设置在火焰通道F1的最上端侧，但不限于此，可以根据需要附加地设置在火焰通道F1的各个位置。
另外，在本实施例中阻断部件170不限于筛网，还可以形成为具有多个孔的板设置为多层的挡板(baffle)形式。如此，阻断部件170，可以变形为各种形式，只要其能够在将烟雾和气体排放到火焰通道F1的外部的同时阻断火焰的扩散即可。
另外，本实施例的储能系统100包括冷却流路C1、C2。
冷却流路C1、C2由与火焰通道F1完全分开的独立的通道组成。
本实施例的冷却流路C1、C2包括：第一冷却流路C1，设置在壳体150与模块堆叠体2之间；以及第二冷却流路C2，设置在模块堆叠体2的内部，即电池模块1之间。
第一冷却流路C1由第二盖110b与模块堆叠体2之间的空间形成。因此，第二盖110b与模块堆叠体2以预定距离隔开设置。
本实施例中例示了第二盖110b与模块堆叠体2之间没有设置垫片的情况，但不限于此，根据第二盖110b的尺寸，也可以在第二盖110b与模块堆叠体2之间设置垫片。
如图5所示，根据本实施例的壳体150通过部分地弯曲壳体150来形成隔板160以形成第一冷却流路C1。
隔板160沿着第一盖110a与第二盖110b连接的部分以及第三盖110c与第二盖110b连接的部分形成。隔板160被构造成当壳体150与模块堆叠体2结合时与模块堆叠体2接触。
因此，隔板160用作用于分隔第一冷却流路C1和火焰通道F1的部件，并且由于隔板160而火焰通道F1的火焰不会扩散到第一流路C1侧。
如此，当通过弯曲一个金属板来形成隔板160时，可以仅由一个金属板形成第一冷却流路C1和火焰通道F1，而不需要单独的部件，因此制造容易并且可以使制造成本最小化。
第二冷却流路C2由堆叠的电池模块1之间的空间形成。即，如图8所示，本实施例的储能系统100中在堆叠的两个电池模块1之间形成空间以用作第二冷却流路C2。
为此，如图9所示，电池模块1在其上表面设置有突出部40，并且在其下表面设置有插入部50。
通过突出部40，堆叠的每个电池模块1沿堆叠方向以预定间距隔开设置，并且这些电池模块1之间的空间用作第二冷却流路C2。
在本实施例中，突出部40沿着与二次电池单元C的长度方向正交的方向线性地形成，并且从电池模块1的上表面向上突出预定距离。另外，插入部50形成为当垂直堆叠电池模块1时突出部40的至少一部分插入的凹槽的形式。因此，插入部50设置在当垂直堆叠电池模块1时与突出部40面对的位置。
参照图2，在本实施例中，两个突出部40分别在电池模块1的上表面中邻近电极接头E的边缘附近与所述边缘并排设置。同样，两个插入部50也分别在电池模块1的下表面中与邻近电极接头E的边缘并排设置。
因此，第二冷却流路C2由两个突出部40或两个插入部50之间的空间形成，并且与设置二次电池单元C的电极接头E的空间分开。
第二冷却流路C2的一侧与第一冷却流路C1连接。并且，第二冷却流路C2的另一侧与储能系统100的外部连接。因此，储能系统100外部的空气通过第二冷却流路C2进入储能系统100的内部，并通过第一冷却流路C1移动到储能系统100的上部或下部，然后再排放到储能系统100的外部。为了有效地冷却，在第一冷却流路C1的上部可以设置有冷却风扇。
在本实施例中，突出部40和插入部50形成在电池单元支撑部件11上。但不限于此，可以进行各种变形，例如，设置为单独的部件后结合到电池模块1。
另一方面，在本实施例中例示了突出部40设置在电池模块1的上表面并且插入部50设置在电池模块1的下表面的情况，但不限于此，可以进行各种变形，例如，突出部40设置在电池模块1的下表面并且插入部50设置在电池模块1的上表面。
此外，电池模块1可以仅设置突出部40，而省略插入部50。在这种情况下，可以添加能够将堆叠的电池模块1整齐排列的其他部件。
在如上所述构造的本实施例的储能系统100中，由于冷却流路C1、C2与火焰通道F1完全分开，因此即使在二次电池单元C中发生火灾，也可以防止火灾通过冷却流路C1、C2转移到其他二次电池单元C。
另外，在电池模块1的电极接头E侧设置盖部件30，以将火焰、气体和烟雾引导到火焰通道F1，从而最小化火焰转移到其他二次电池单元C。
另外，设置火焰通道F1和阻断部件170以在发生火灾时引导火焰仅通过壳体内部的火焰通道F1扩散，并通过阻断部件170阻断火焰扩散到壳体150的外部。因此，即使在任何一个储能系统100中发生火灾，也可以防止火焰转移到其他储能系统100。
另外，由于可以通过火焰通道F1将火焰或气体向期望的方向引导，因此可以与供气/排气设备和灭火设备等连接。
另外，由于火焰和气体可以通过侧盖110或阻断部件170散发热量，因此可以通过这种冷却效果最小化由温度引起的火灾转移的可能性。
此外，由于具有“
Figure BDA0002944032980000121
”形状的侧盖被构造成牢固地结合到电池模块1的前盖上，因此可以防止火焰从前盖侧流出，并且即使发生外部冲击，也可以牢固地保持壳体结构。
以上对本发明的实施例进行了说明，但本发明的权利范围不限于此，并且对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是，可以在不超出权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内进行各种修改和变形。

Claims (15)

1.一种储能系统，包括：
电池模块，包括多个二次电池单元，并且在一侧或两侧设置有电极接头；以及
壳体，在其内部容纳堆叠多个所述电池模块的模块堆叠体，
其中所述壳体包括：
第一盖，被设置成与所述模块堆叠体的侧面中设置有所述电极接头的至少一个侧面面对；以及
第二盖，被设置成与所述模块堆叠体的侧面中没有设置有所述电极接头的侧面中的至少一个侧面面对，
在所述第一盖与所述模块堆叠体之间形成火焰通道，并且在所述第二盖与所述模块堆叠体之间形成冷却流路。
2.根据权利要求1所述的储能系统，进一步包括：
垫片，设置在所述第一盖与所述模块堆叠体之间，以保持所述模块堆叠体与所述第一盖之间的隔开距离。
3.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述第一盖和所述第二盖通过弯曲金属板来形成。
4.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述冷却流路形成为与所述火焰通道分开的独立的通道。
5.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述壳体进一步包括：
隔板，沿着所述第一盖与所述第二盖连接的部分设置，并且被构造成与所述模块堆叠体接触，以分隔所述冷却流路和所述火焰通道。
6.根据权利要求1所述的储能系统，进一步包括：
阻断部件，设置在所述火焰通道内，以允许气体通过并阻断火焰。
7.根据权利要求6所述的储能系统，其中，
所述阻断部件形成为用于冷却火焰的金属材料的多层筛网或多层挡板。
8.根据权利要求1所述的储能系统，进一步包括：
第二冷却流路，形成在堆叠的所述电池模块之间，并与所述冷却流路连接。
9.根据权利要求8所述的储能系统，其中，
每个所述电池模块包括从其上表面或下表面突出形成的突出部，
所述第二冷却流路由通过所述突出部而隔开设置的所述电池模块之间的空间形成。
10.根据权利要求9所述的储能系统，其中，
所述突出部邻近所述电池模块的边缘设置，并且沿着与所述二次电池单元的长度方向正交的方向线性地设置。
11.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述电池模块包括：
电池单元，容纳多个所述二次电池单元；
主体框架部件，将多个所述电池单元结合为一体；以及
盖部件，结合到设置所述二次电池单元的所述电极接头的一侧或两侧，
所述盖部件设置在所述火焰通道与所述电极接头之间，并且设置有火焰或气体通过的多个通孔。
12.根据权利要求11所述的储能系统，其中，
所述电池单元包括：
电池单元支撑部件，在侧面部容纳所述二次电池单元；以及
壳体部件，包覆所述二次电池单元的侧面，并且结合到所述电池单元支撑部件。
13.根据权利要求11所述的储能系统，其中，
所述壳体进一步包括：
上盖，设置在所述模块堆叠体的上部；以及
下盖，设置在所述模块堆叠体的下部。
14.根据权利要求1所述的储能系统，其中，
所述壳体进一步包括：
第三盖，从所述第二盖延伸，并且设置在所述第一盖的相反侧面。
15.根据权利要求1所述的储能系统，进一步包括：
第三盖，与所述第一盖并排设置，并且以与所述模块叠层件的侧面中设置有所述电极接头的另一个侧面面对的形式设置，
其中，所述第一盖和所述第三盖以分别从所述第二盖延伸的形式形成。
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