CN113795969A - 电池模块以及包括电池模块的电池架和能量存储装置 - Google Patents

电池模块以及包括电池模块的电池架和能量存储装置 Download PDF

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Abstract

根据本发明的实施例的电池模块包括：电池单体；电池模块壳体，该电池模块壳体用于容纳所述电池单体，并且在所述电池单体的两侧上具有内部冷却流动路径；通风开口，该通风开口被设置在所述电池模块壳体的两侧表面上；片构件，该片构件被安装在所述电池模块壳体的两侧表面上，以覆盖通风开口，并且在预定或更高温度下熔化，以打开所述通风开口；和阻挡托架，该阻挡托架位于与所述片构件相距预定距离处，并且被安装在得到电池模块壳体的两侧表面的内壁上。

Description

电池模块以及包括电池模块的电池架和能量存储装置
技术领域
本公开涉及一种电池模块以及包括该电池模块的电池架和能量存储系统。
本申请要求2019年10月30日在韩国提交的韩国专利申请10-2019-0136958号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
二次电池高度适用于各种产品，并表现出优异的电气性能，诸如高能量密度等，因此二次电池不仅普遍地用于便携式装置，而且还用于由电源驱动的电动车辆(EV)或混合动力电动车辆(HEV)。由于二次电池能够大大减少化石燃料的使用，并且在能源消耗期间不产生副产品，因此二次电池作为用于提高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。单元二次电池单体、即单元电池单体的工作电压为约2.5V到4.5V。因此，如果要求更高的输出电压，则多个电池单体可以被串联连接以构造电池组。另外，取决于电池组要求的充电/放电容量，多个电池单体可以被并联连接以构造电池组。因此，可以根据要求的输出电压或需要的充电/放电容量来不同地设定电池组中所包括的电池单体的数目。
同时，当多个电池单体被串联或并联连接以构造电池组时，通常首先构造包括至少一个电池单体的电池模块，然后通过使用至少一个电池模块并添加其它部件来构造电池组或电池架。
传统的电池模块可以包括用于冷却电池模块的水冷却式或空气冷却式的冷却单元。这里，具有空气冷却结构的电池模块的冷却单元通常包括冷却空气供应单元和冷却空气排放单元。同时，当由于电池单体中的至少一个电池单体异常发热而发生高温情况时，可能在电池模块的内部产生高温气体和火焰。
然而，具有空气冷却结构的传统电池模块存在高温气体无法顺利地从电池模块逸出的问题。在这种情况下，电池模块内部的任何一个电池单体的热失控都可能传播到电池模块内部的相邻的电池单体，这可能导致整个电池模块发生爆炸，因此造成很大的损坏。
另外，当在具有空气冷却结构的传统电池模块内部产生了火焰时，如果内部火焰泄漏到外部，则增加了火灾转移到周围电池模块的风险。
因此，要求找到一种方法，以当由于电池模块内部的至少一个电池单体异常发热而在具有空气冷却结构的电池模块中产生高温气体和内部火焰时，快速地排放高温气体，并防止内部火焰泄漏到外部。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供一种电池模块并且提供包括该电池模块的电池架和能量存储系统，当由于至少一个电池单体的异常发热而在电池模块壳体中产生高温气体时，该电池模块可以快速地将高温气体排放到外部。
另外，本公开旨在提供一种电池模块并且提供包括该电池模块的电池架和能量存储系统，当由于至少一个电池单体的异常发热而在电池模块壳体中产生火焰时，该电池模块可以防止内部火焰泄漏到外部。
技术方案
在本公开的一个方面，提供了一种电池模块，该电池模块包括：多个电池单体；电池模块壳体，该电池模块壳体被构造成容纳所述多个电池单体，并且具有内部冷却通道，该内部冷却通道被设置在所述多个电池单体的两侧处；通风开口，该通风开口被设置在所述电池模块壳体的两侧表面处；片构件，该片构件被安装到所述电池模块壳体的两侧表面，以覆盖通风开口，并且在预定温度以上熔化，以打开所述通风开口；和阻挡托架，该阻挡托架以预定距离与所述片构件间隔开，并且被安装到所述电池模块壳体的两侧处的内壁。
所述通风开口可以被设置成多个，并且所述多个通风开口可以被置放成沿着所述电池模块壳体的纵向方向以预定距离彼此间隔开。
所述片构件可以被设置成沿着所述电池模块壳体的所述纵向方向具有预定长度，并且具有用于覆盖被设置于所述电池模块壳体的每侧表面的所有通风开口的尺寸。
所述通风开口可以被设置成网格形式。
所述阻挡托架可以包括：托架基部，该托架基部被安装到所述电池模块壳体的两侧处的内壁；和托架台座，该托架台座被构造成从所述托架基部延伸，并且以预定距离与所述通风开口间隔开。
所述托架台座可以被设置成具有用于覆盖所述通风开口的尺寸。
所述托架台座可以被置放成面向所述多个电池单体。
所述片构件可以被安装到所述电池模块壳体的两侧处的内壁。
另外，本公开进一步提供一种电池架，该电池架包括：至少一个根据以上实施例的电池模块；和电池架壳体，该电池架壳体被构造成容纳所述至少一个电池模块。
此外，本公开进一步提供一种能量存储系统，该能量存储系统包括至少一个根据以上实施例的电池架。
有利效果
根据如上的各种实施例，能够提供一种电池模块并且提供包括该电池模块的电池架和能量存储系统，当由于至少一个电池单体异常发热而在电池模块壳体中产生高温气体时，该电池模块可以快速地将高温气体排放到外部。
另外，根据如上的各种实施例，能够提供一种电池模块并且提供包括该电池模块的电池架和能量存储系统，当由于至少一个电池单体异常发热而在电池模块壳体中产生火焰时，该电池模块可以防止内部火焰泄漏到外部。
附图说明
附图示出本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此本公开不被解释为限于附图。
图1是用于示出根据本公开的实施例的电池模块的视图。
图2是示出图1的电池模块的截面视图。
图3是用于示出在图1的电池模块处采用的电池模块壳体的外侧的主要部分的视图。
图4是用于示出在图1的电池模块处采用的电池模块壳体的内侧的主要部分的视图。
图5和图6是用于示出当图1的电池模块被冷却时的状态的视图。
图7是用于示出当由于图1的电池模块的异常情况而产生高温气体和内部火焰时的状态的视图。
图8是用于示出根据本公开另一实施例的电池模块的视图。
图9是用于示出根据本公开另一实施例的电池架的视图。
图10是用于示出根据本公开实施例的能量存储系统的视图。
具体实施方式
通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开将变得更加显而易见。应当理解，本文中所公开的实施例仅是示意性的，以更好地理解本公开，并且可以以各种方式修改本公开。另外，为了容易理解本公开，附图未按实际比例绘制，而是一些部件的尺寸可能被夸大。
图1是用于示出根据本公开的实施例的电池模块的视图，图2是示出图1的电池模块的截面视图，图3是用于示出在图1的电池模块处采用的电池模块壳体的外侧的主要部分的视图，图4是用于示出在图1的电池模块处采用的电池模块壳体的内侧的主要部分的视图。
参考图1到图4，电池模块10可以包括电池单体100、电池模块壳体200、冷却空气供应单元300、冷却空气排放单元400、通风开口500、片构件600和阻挡托架700。
所述电池单体100是二次电池，并且可以被设置成袋型二次电池、方形二次电池或圆柱形二次电池。下文中，在该实施例中，所述电池单体100将被描述为袋型二次电池。
所述电池单体100可以被设置成多个。多个电池单体100可以被置放成彼此堆叠以彼此电连接。
所述电池模块壳体200可以容纳多个电池单体100。为此，所述电池模块壳体200可以具有用于容纳多个电池单体100的容纳空间。
所述电池模块壳体200可以包括内部冷却通道250。
所述内部冷却通道250可以被设置在所述电池模块壳体200内部的多个电池单体100的两侧处。所述内部冷却通道250可以被置放成与被设置成空气冷却式的、稍后说明的冷却空气供应单元300和冷却空气排放单元400连通。
所述冷却空气供应单元300被设置在所述电池模块壳体200的一侧处，具体地被设置在所述电池模块壳体200的前侧处，并且可以朝向所述内部冷却通道250提供冷却空气。
所述冷却空气供应单元300可以包括冷却供应风扇单元，使得冷却空气被平稳地朝向所述电池模块壳体200中的内部冷却通道250供应。
所述冷却空气排放单元400被设置在所述电池模块壳体200的另一侧处，具体地被设置在所述电池模块壳体200的后侧处，并且可以将所述内部冷却通道250内部的冷却空气排放到所述电池模块壳体200外部。
所述冷却空气排放单元400可以包括冷却排放风扇单元，使得冷却空气被从所述电池模块壳体200的内部冷却通道250平稳地排放。
所述冷却空气排放单元400可以在所述电池模块壳体200的前后方向上相对于所述冷却空气供应单元300对角地置放。因此，所述冷却空气可以更平稳地流过所述电池模块壳体200的整个内部。
所述通风开口500面向所述电池模块壳体200的内部冷却通道250，并且可以被设置在所述电池模块壳体200的两侧表面处。所述通风开口500可以被设置成多个，并且多个通风开口500可以被置放成沿着所述电池模块壳体200的纵向方向以预定距离彼此间隔开。
这里，所述多个通风开口500可以被设置成网格形式。这是为了当所述电池模块壳体200内部产生内部火焰时防止火焰泄漏。
所述片构件600被成对设置，并且所述成对片构件600可以被安装在所述电池模块壳体200的两个侧表面处，以覆盖通风开口500。具体地，所述成对片构件600可以被安装到所述电池模块壳体200的两侧处的内壁。
所述成对片构件600被设置成沿着所述电池模块壳体200的纵向方向具有预定长度，并且可以覆盖被设置在所述电池模块壳体200的每一个侧表面处的所有通风开口500。
所述成对片构件600可以在预定温度以上熔化，以打开所述通风开口500。具体地，所述成对片构件600可以在预定温度以下密封至少一个通风开口500或者该实施例中的多个通风开口500，并且可以在预定温度以上熔化，以至少部分地打开多个通风开口500中的至少一个通风开口500。
为此，所述成对片构件600可以由对预定温度以上的高温敏感的薄膜或泡沫材料制成。所述成对片构件600可以在预定温度以上的高温下熔化。
所述阻挡托架700以预定距离与所述片构件600间隔开，并且可以被安装到所述电池模块壳体200的两侧处的内壁。所述阻挡托架700可以被设置成多个。
多个阻挡托架700中的每一个可以包括托架基部710和托架台座730。
所述托架基部710可以被安装到所述电池模块壳体200的两侧处的内壁。所述托架基部710可以通过在所述电池模块壳体200的两侧处的内壁处进行焊接或螺接而被固定到所述电池模块壳体200。
所述托架台座730从托架基部延伸，并且可以被置放成以预定距离与所述通风开口500和片构件600间隔开。所述托架台座730可以被设置成具有用于覆盖所述通风开口500的尺寸。
所述托架台座730被置放在所述电池模块壳体200内部的内部冷却通道250中，并且可以被置放成分别面向所述多个电池单体100和片构件600。
下文中，将更详细地描述根据该实施例的电池模块10的冷却状态和高温条件。
图5和图6是用于示出当图1的电池模块被冷却时的状态的图。
参考图5和图6，当冷却所述电池模块10时，所述冷却空气供应单元300可以将用于冷却所述电池单体100的冷却空气从所述电池模块壳体200的外部引入所述电池模块壳体200中。
此后，被引入所述电池模块壳体200中的冷却空气可以在流过所述电池模块壳体200的内部冷却通道250的同时冷却所述电池单体100。在这种情况下，冷却空气可以流过所述内部冷却通道250上的所述阻挡托架700和所述片构件600之间的空间以及所述电池单体100和阻挡托架700之间的空间。此后，已经冷却了所述电池单体100的冷却空气可以通过所述冷却空气排放单元400从所述电池模块壳体200逸出。
图7是用于示出当由于图1的电池模块的异常情况而产生高温气体和内部火焰时的状态的视图。
参考图7，在所述电池模块10中，在多个电池单体100中的至少一个电池单体100中可能发生异常发热。如果这种异常发热持续，则所述电池模块壳体200的内部可能发生高温情况，并且可能在所述电池模块壳体200的内部产生高温气体G和火焰F。
在该实施例中，当由于这种高温情况而在所述电池模块壳体200的内部产生高温气体G和火焰F时，所述片构件600熔化，使得多个通风开口500从所述电池模块壳体200暴出。
因此，由于高温气体G可以被快速地朝向所述多个通风开口500排放，从而可以提前有效地阻止这种情况可能导致整个电池模块10发生爆炸的问题。
同时，如果火焰F从所述通风开口500泄漏出来，则可能由于泄漏的火焰F而在所述电池模块10的外侧处造成损坏。
在该实施例中，由于所述阻挡托架700被置放在所述电池单体100和通风开口500之间，因此能够借助于所述阻挡托架700有效地防止火焰F从所述通风开口500泄漏出来。因此，在该实施例中，所述阻挡托架700可以有效地防止在所述电池模块壳体200内部可能发生的内部火焰F的外部泄漏。
图8是用于示出根据本公开另一实施例的电池模块的视图。
由于该实施例的电池模块20与先前实施例的电池模块10类似，因此与先前实施例的那些基本相同或类似的特征将不再描述，下文中将详细描述与先前实施例不同的特征。
参考图8，所述电池模块20的电池模块壳体200可以包括多个通风开口550。与先前实施例中相同的用于覆盖所述通风开口550的片构件600可以被安装到所述电池模块壳体200的内壁。
在该实施例中，所述通风开口550可以以近似正方形的形状被设置成具有预定尺寸的开口，而不是如先前实施例中的那样被设置成网格形式。因此，在该实施例中，在与先前实施例中的气体排放相同的情况下，如果所述片构件600熔化，则所述通风开口550可以被打开以具有更大的开口面积，从而气体可以更快地逸出。
图9是用于示出根据本公开的实施例的电池架的视图。
参考图9，电池架1可以包括多个先前实施例的电池模块10、20以及用于容纳多个电池模块10、20的电池架壳体50。
由于该实施例的电池架1包括先前实施例的电池模块10、20，因此电池架1可以具有先前实施例的电池模块10、20的所有优点。
图10是用于示出根据本公开的实施例的能量存储系统的图。
参考图10，能量存储系统E可以作为能源用于家庭或工业。能量存储系统E可以包括至少一个先前实施例的电池架1或多个该实施例中的电池架1以及用于容纳多个电池架1的电池架容器C。
由于该实施例的能量存储系统E包括先前实施例的电池架1，因此能量存储系统E可以具有先前实施例的电池架1的所有优点。
根据如上的各种实施例，能够提供电池模块10、20并且提供包括该电池模块10、20的电池架1和能量存储系统E，当由于至少一个电池单体100异常发热而在所述电池模块壳体200中产生高温气体时，该电池模块10、20可以快速地将高温气体排放到外部。
另外，根据如上的各种实施例，能够提供电池模块10、20并且提供包括该电池模块10、20的电池架1和能量存储系统E，当由于至少一个电池单体100异常发热而在电池模块壳体200中产生火焰时，该电池模块10、20可以防止内部火焰泄漏到外部。
尽管已经示出并描述了本公开的实施例，但是应当理解，本公开不限于所描述的具体实施例，并且本领域技术人员能够在本公开的范围内作出各种改变和修改，并且不应从本公开的技术思想和观点单独地理解这些修改。

Claims (10)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单体；
电池模块壳体，所述电池模块壳体被构造成容纳所述多个电池单体，并且具有内部冷却通道，所述内部冷却通道被设置在所述多个电池单体的两侧处；
通风开口，所述通风开口被设置在所述电池模块壳体的两侧表面处；
片构件，所述片构件被安装到所述电池模块壳体的两侧表面，以覆盖所述通风开口，并且在预定温度以上熔化，以打开所述通风开口；和
阻挡托架，所述阻挡托架以预定距离与所述片构件间隔开，并且被安装到所述电池模块壳体的两侧处的内壁。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述通风开口被设置成多个，并且所述多个通风开口被置放成沿着所述电池模块壳体的纵向方向以预定距离彼此间隔开。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述片构件被设置成沿着所述电池模块壳体的所述纵向方向具有预定长度，并且具有用于覆盖被设置于所述电池模块壳体的每侧表面的所有通风开口的尺寸。
4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述通风开口被设置成网格形式。
5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述阻挡托架包括：
托架基部，所述托架基部被安装到所述电池模块壳体的两侧处的内壁；和
托架台座，所述托架台座被构造成从所述托架基部延伸，并且以预定距离与所述通风开口间隔开。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述托架台座被设置成具有用于覆盖所述通风开口的尺寸。
7.根据权利要求5所述的电池模块，其中，所述托架台座被置放成面向所述多个电池单体。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述片构件被安装到所述电池模块壳体的两侧处的内壁。
9.一种电池架，包括：
至少一个根据权利要求1所述的电池模块；和
电池架壳体，所述电池架壳体被构造成容纳所述至少一个电池模块。
10.一种能量存储系统，包括：
至少一个根据权利要求9所述的电池架。
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