CN114342150A - 包括灭火单元的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组，其中，降低了二次起火或爆炸的风险。用于实现上述目的的根据本发明的电池组包括：至少一个电池模块，所述至少一个电池模块包括单体组件，该单体组件具有布置在一个方向上的多个二次电池，并且所述至少一个电池模块被布置在一个方向上；以及灭火单元。该灭火单元包括：灭火罐，该灭火罐中容纳有灭火材料；管道，该管道将所述灭火罐连接到所述至少一个电池模块，以将所述灭火材料供应到所述至少一个电池模块；以及灭火阀，当所述电池模块的内部气体的温度已经升高到预定温度以上时，该灭火阀的内部构造由于所述内部气体而部分地变形，以打开该灭火阀的出口，使得所述灭火材料从所述灭火罐被供应到所述电池模块中。

Description

包括灭火单元的电池组
技术领域
本公开涉及一种包括灭火单元的电池组，更特别地，本公开涉及一种降低二次起火或爆炸的风险的电池组。
本申请要求2019年9月19日在韩国提交的韩国专利申请第10-2019-0115463号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
目前商业化的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池以及锂二次电池。其中，锂二次电池由于诸如因与镍类二次电池相比记忆效应极小而充放电自由、自放电率极低以及能量密度高的优点而备受关注。
锂二次电池主要使用锂类氧化物和碳材料来分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括电极组件和外部(即，电池袋外部)，在该电极组件中，设置有分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，并且分隔件被置于该正极板和该负极板之间，该外部用于将电极组件与电解质一起密封存储。
近年来，二次电池不仅广泛用于诸如便携式电子设备的小型设备，还广泛用于诸如车辆和能量存储系统的中型或大型设备。当用于中型或大型设备时，大量二次电池电连接以增加容量和输出。特别地，袋型二次电池由于其可以容易地堆叠而广泛用于中型或大型设备中。
同时，近年来，随着对大容量结构的需求以及作为能量存储源的使用的增加，对包括串联和/或并联电连接的多个二次电池的电池组、其中容纳有二次电池的电池模块以及电池管理系统(BMS)的需求也正在增加。
此外，电池组通常包括由金属材料制成的外壳，以保护或存储多个二次电池免受外部冲击。同时，最近对高容量电池组的需求也正在增加。
然而，由于传统的电池组或传统的电池架具有多个电池模块，因而如果每一个电池模块的二次电池产生热失控而导致起火或爆炸，则热量或火焰可能会传递到相邻的二次电池而导致二次爆炸，因此正在加大对防止二次起火或爆炸的努力。
因此，需要一种快速且完全的灭火技术以当在电池组或电池架中的一些二次电池中发生热失控时立即采取动作。此外，需要一种即使电池管理系统未运行或错误运行也稳定地灭火的方法。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供一种降低二次起火或爆炸的风险的电池组。
本公开的这些和其它的目的和优点可以通过以下详细描述来理解，并且将从本公开的示例性实施例中变得更显而易见。此外，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种电池组，该电池组包括：
至少一个电池模块，所述至少一个电池模块被布置在一个方向上，并且具有电池单体组件，该电池单体组件包括被布置在一个方向上的多个二次电池；以及
灭火单元，该灭火单元具有灭火罐、管道以及灭火阀，该灭火罐被构造成在其中容纳灭火剂，该管道被连接到所述灭火罐，以将所述灭火剂从所述灭火罐供应到所述至少一个电池模块，该灭火阀被构造成：当所述电池模块的内部气体被加热超过预定温度时，该灭火阀的内部构造由于被加热的内部气体而部分地发生变形，以打开该灭火阀的输出孔，从而从将所述灭火剂从所述灭火罐供应到所述电池模块中。
此外，所述灭火阀可以包括：
玻璃泡，该玻璃泡被构造成密封所述输出孔，当该玻璃泡暴露于超过预定温度的所述电池模块的内部气体时，该玻璃泡至少部分地发生破裂，以打开输出孔；以及
散布单元，该散布单元被构造成散布从所述输出孔排出的灭火剂。
此外，该电池模块可以包括：
模块外壳，该模块外壳具有能够容纳所述电池单体组件的内部空间；以及
气体通道，该气体通道位于所述模块外壳的内部，并且被构造成将从所述电池单体组件产生的气体排放到外部。
此外，所述灭火阀的玻璃泡可以位于所述气体通道的一部分中。
此外，所述电池模块可以包括：
鼓风机，该鼓风机被安装到所述模块外壳的前端，并且被构造成将外部空气引入到所述模块外壳中；以及
排气孔，该排气孔被形成在所述模块外壳的后端处，并且被连接到所述气体通道。
此外，所述气体通道可以包括：
供应部，该供应部位于所述电池单体组件的左侧和右侧中的一侧处，并且被构造成将由所述鼓风机引入的外部空气移动到所述模块外壳的后端；以及
排放部，该排放部位于所述电池单体组件的左侧和右侧中的另一侧处，并且被构造成将由所述鼓风机引入的外部空气移动到所述排气孔。
此外，所述灭火阀的至少一部分可以位于所述供应部或排放部的一部分中。
此外，所述灭火阀可以位于所述气体通道的供应部的后端处，并且在所述电池模块的后部处至少部分地插入到所述模块壳体中。
此外，所述灭火阀可以位于所述气体通道的供应部的中间，并且在所述电池模块的左侧和右侧中的一侧处插入到所述模块壳体中。
此外，所述电池模块可以包括引导块，该引导块具有倾斜表面，用于在面向所述玻璃泡的露出部分的同时引导从所述电池单体组件产生的气体的流动。
此外，所述电池模块可以包括管道构件，该管道构件的管径在所述气体流动的方向上逐渐减小，使得从所述电池单体组件产生的气体汇集到所述玻璃泡的露出部分。
此外，所述灭火阀可以包括：
顶部，该顶部具有所述输出孔，使得所述输出孔由所述玻璃泡密封；
连接部，该连接部从所述顶部延伸，以覆盖所述玻璃泡，并且被构造成固定所述玻璃泡；
多个散布突起，所述多个散布突起从所述散布单元延伸，使得从所述输出孔排出的灭火剂被散布和移动；以及
气体引导件，该气体引导件从所述顶部延伸，并且具有在左、右、上和下方向中的至少两个方向上加宽的结构。
此外，在本公开的另一方面中，还提供了一种电池架，该电池架包括：所述电池组；以及电池架壳，该电池架壳被构造成容纳该电池组。
此外，在本公开的另一方面中，还提供了一种能量存储系统，该能量存储系统包括两个或更多个电池架。
有益效果
根据本公开的实施例，由于本公开的电池组包括具有所述灭火阀的灭火单元，当所述电池模块的内部气体被加热超过预定温度时，该灭火阀的内部构造由于被加热的内部气体而部分地发生变形，以打开所述输出孔，因此即使在所述电池组的一些电池模块中发生热失控或火灾，该灭火阀仍可以立即将所述灭火剂供应到由于受热失控引起的加热温度影响的电池模块中。此外，此时，即使电池管理系统误操作，也可以在没有BMS控制的情况下通过所述灭火阀稳定地扑灭热失控或火灾，由此有效提高了所述电池组的安全性。
此外，根据本公开的实施例，由于本公开的灭火阀包括玻璃泡和散布单元，该玻璃泡被构造成密封输出孔，但也被构造成在暴露于超过预定温度的电池模块的内部气体时至少部分地发生破裂，以打开所述输出孔，该散布单元被构造成散布从所述输出孔排出的灭火剂，因此能够通过发生热失控或火灾的电池模块的内部高温以快速的响应速度打开所述灭火阀。此外，由于所述散布单元均匀地喷洒所供应的灭火剂，因此可以有效地提高灭火能力。
此外，根据本公开的实施例，由于本公开的灭火阀的至少一部分位于所述供应部或排放部的一部分中，因此所述灭火阀可以容易接触到通过由所述鼓风机引入的外部空气推动的高温气体，由此表现出对所述电池模块的热失控或火灾的快速扑灭能力。因此，可以有效地提高所述电池组的安全性。
此外，根据本公开的实施例，由于所述灭火阀位于所述气体通道的供应部的中间，并且在所述电池模块的左侧和右侧中的一侧处插入到所述模块壳体中，因此所述灭火剂可以通过所述灭火阀的散布单元在前后方向上喷洒。由于以此方式均匀地喷洒所述灭火剂，因此能够有效地防止所述电池单体组件的热失控或火焰的传播。
此外，根据本公开的实施例，由于所述电池模块包括具有倾斜表面的引导块，该倾斜表面在面向所述玻璃泡的露出部分的同时引导从所述电池单体组件产生的气体流动，因此能够有效地减少所述灭火阀的玻璃泡与高温气体的接触受到所述连接部的干扰。因此，所述灭火阀可以以高可靠性操作，并且可以有效地减少操作时间。
附图说明
附图示出了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，因此本公开不应被解释为限于图示。
图1是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的前视立体图。
图2是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的后视立体图。
图3是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的部件的视图。
图4是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的电池模块的后视立体图。
图5是示意性地示出在根据本公开实施例的电池模块处采用的电池单体组件的立体图。
图6是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的立体图。
图7是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的剖视图。
图8是示意性地示出在根据本公开比较示例的电池组处采用的灭火阀的布置的前视立体图。
图9是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的布置的侧视图。
图10是示出按照在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的布置的操作时间的曲线图。
图11是示出按照在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的布置的响应时间指数的曲线图。
图12是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的电池模块的后视立体图。
图13是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的一部分的局部立体图。
图14是示意性地示出在根据本公开另一实施例的电池组处采用的电池模块的后视立体图。
图15是示意性地示出图14的电池模块的内部构造的剖视图。
图16是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的电池模块的内部构造的剖视图。
图17是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的电池模块的内部构造的剖视图。
图18是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的灭火阀的平面图。
图19是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的灭火阀的平面图。
图20是示意性地示出根据本公开实施例的能量存储系统的前视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图对本公开的优选实施例进行详细描述。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而是基于允许发明人适当定义术语以实现最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文提出的描述仅是出于说明目的的优选示例，而不旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其它等同方案和修改。
图1是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的前视立体图。图2是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的后视立体图。此外，图3是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的部件的视图。
参照图1到图3，根据本公开实施例的电池组400包括至少一个电池模块200和灭火单元300，所述至少一个电池模块200被布置在一个方向上，该灭火单元300被构造成扑灭所述电池模块200的火灾。此时，所述电池模块200可以包括至少一个电池单体组件100(图5)。
具体地，所述灭火单元300可以包括灭火罐320、管道330以及灭火阀310。
首先，所述灭火罐320中可以包含灭火剂(未示出)。例如，该灭火剂可以是无机盐(诸如，碳酸钾)的浓缩溶液、化学气泡、空气泡、二氧化碳或水。此外，所述灭火罐320中可以具有压缩气体，以沿着所述管道330以适当的压力喷射或移动所述灭火剂。
例如，所述灭火罐320的容量可以是59L，所述压缩气体可以是8bar的氮气，并且所述灭火剂可以是40L的水。这里，如果所述灭火剂是水，则当所述灭火剂喷洒到所述电池模块200中时，所述灭火剂具有热屏蔽效果以及灭火和冷却效果，因此当由于热失控而产生高温气体和火焰时，有效地防止热传播。结果，能够有效地防止火灾或热失控在多个电池模块200之间传播。
所述管道330可以被构造成被连接为将所述灭火剂从所述灭火罐320供应到至少两个电池模块200中的每一个电池模块。例如，所述管道330可以由不被水腐蚀的材料制成。例如，所述管道330可以由不锈钢制成。所述管道330的一端可以被连接到所述灭火罐320的出口孔321。所述管道330的另一端可以具有延伸到至少两个电池模块200中的每个电池模块的内部的形状。
例如，所述管道330可以包括公共管道333和分配管道336，该公共管道333被连接到所述灭火罐320的出口孔321，所述灭火剂通过该出口孔321排出，该分配管道336具有分布式结构，以从所述公共管道333连接到至少两个电池模块200中的每个电池模块。例如，如图2所示，所述管道330可以包括一个公共管道333以及八个分配管道336，该公共管道333被连接到所述灭火罐320的出口孔321，该八个分配管道336从所述公共管道333分支。此外，所述八个分配管道336可以被构造成连接到八个电池模块200。
此外，所述灭火阀310可以被构造成当所述电池模块200的内部气体(空气)被加热超过预定温度时将所述灭火剂从所述灭火罐320供应到所述电池模块200中。也就是说，所述灭火阀310可以包括被动阀(未示出)，该被动阀被构造成打开输出孔，使得所述灭火剂可以喷射到超过预定温度的电池模块200中。例如，当所述电池模块200的内部温度超过预定温度时，所述被动阀可以部分地发生变形，以打开所述输出孔。此外，所述被动阀可以被构造成使得其内部构造由于被加热的内部气体的热量而部分地发生变形，以打开所述输出孔。这里，“预定温度”可以例如是100℃或更高。
因此，根据本公开的该构造，由于本公开的电池组包括具有所述灭火阀310的灭火单元300，因此当所述电池模块200的内部气体被加热超过预定温度时，该灭火阀310的内部构造由于被加热的内部气体而部分地发生变形，以打开所述输出孔，因此即使在所述电池组的一些电池模块200中发生热失控或火灾，所述灭火阀310仍可以立即将所述灭火剂供应到由于受热失控引起的加热温度影响的电池模块200中。此外，此时，即使电池管理系统误操作，也可以在没有BMS控制的情况下通过所述灭火阀来稳定地扑灭热失控或火灾，由此有效提高了所述电池组的安全性。
此外，在本公开中，当在多个电池模块200中的一些电池模块中发生热失控或火灾时，能够仅在一些电池模块200中打开灭火阀310，以单独地喷射所述灭火剂。为此，与所述灭火剂喷射到所有电池模块200中的情况相比，更大量的灭火剂可以更快地喷射到所述电池模块200中。此外，所述灭火剂可以直接喷洒到所述电池模块200中，而不是喷洒到该电池模块的外侧，以有效地灭火并冷却发生热失控的电池模块200，由此快速地灭火。
此外，除了所述被动阀之外，所述灭火阀310还可以包括主动阀343，该主动阀343能够通过接收来自所述灭火单元300的信号而控制所述阀被打开或关闭。更具体地，所述主动阀343可以是控制阀、电动阀、电磁阀或气动阀。
此外，所述主动阀343可以被构造成将所述灭火剂从所述灭火罐320供应到内部温度升高超过预定温度的电池模块200。当所述电池模块200的内部温度升高超过预定温度时，控制器350可以感测内部温度，并且所述主动阀343可以由所述控制器350主动打开。在这种情况下，所述控制器350可以位于多个电池模块200中的位于最上侧的电池模块200上。
所述灭火单元300可以包括所述控制器350。具体地，所述控制器350可以被构造成当温度传感器360感测到超过预定温度的温度时打开所述主动阀343。例如，所述控制器350可以被构造成发送用于控制所述主动阀343的信号。例如，所述温度传感器360可以是线性温度传感器。
例如，所述线性温度传感器360可以被构造成：当涂覆在两根导线上的热感材料达到高于参考温度的温度时，所述线性温度传感器发生熔化，从而导致两根导线之间发生短路，由此发出火灾或过热信号。例如，该热感材料可以是在70℃到100℃下熔化的热塑性树脂。例如，该热塑性树脂可以是聚酯树脂或丙烯酸树脂。此外，所述线性温度传感器360还可以包括被构造成包围所述热感材料的绝缘涂层材料。该涂层材料可以包括聚氯乙烯。
此外，所述线性温度传感器360可以具有如下结构，其沿着布置在一个方向上的至少两个电池模块200线性地延伸。例如，如图2所示，所述电池组400可以包括布置在竖直方向上的八个电池模块200。所述线性温度传感器360可以被构造成使得该线性温度传感器360的一端连接到所述控制器350，并且沿着布置在竖直方向上的八个电池模块200向下延伸，并且该线性温度传感器360的另一端连接到远端处的电阻器365。此时，可以使用支架(未示出)和固定扣(未示出)，以部分地固定所述线性温度传感器360的位置。
因此，根据本公开的这种构造，由于所述电池组400包括沿着至少两个电池模块200线性延伸的温度传感器360，因此能够降低电池组的制造成本。
也就是说，当在现有技术中应用了多个温度传感器时，需要多个温度传感器以及用于连接多个温度传感器的单独的信号线，这由于材料成本高且安装工作长而增加了制造成本。同时，本公开的电池组400仅使用一个线性温度传感器360来检测多个电池模块200的温度，因此不需要单独的信号线，并且由于轻巧灵活的设计而保证了容易安装。因此，可以大大降低所述电池组400的制造成本。
此外，即使对于一个电池模块200，所述线性温度传感器360也可以用于设定多个点以进行更准确的温度感测。因此，在本公开中，能够大大降低检测所述电池模块200中的火灾发生的失败率。
此外，所述灭火单元300还可以包括烟雾传感器380，该烟雾传感器380被构造成感测从至少两个电池模块200排出的烟雾。具体地，所述烟雾传感器380可以位于堆叠在竖直方向上的至少两个电池模块200的最上部处。也就是说，如果在所述电池模块200中发生火灾，则产生的气体可能向上移动，因此优选的是，所述烟雾传感器370位于至少两个电池模块200的最上部处。
此外，所述烟雾传感器380可以被构造成在检测到烟雾时将信号发送到所述灭火单元300的控制器350。所述控制器350可以根据接收到的信号而打开所述主动阀343。
图4是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的电池模块的后视立体图。此外，图5是示意性地示出在根据本公开实施例的电池模块处采用的电池单体组件的立体图。
参照图4和图5，所述电池模块200可以包括至少一个电池单体组件100。所述电池单体组件100可以具有布置在一个方向上的多个二次电池110。这里，所述二次电池110可以被设置成单个电池单体单元。
所述二次电池110可以是袋型二次电池110。例如，如图5所示，当沿图1的F方向(从前方)观察时，两个电池单体组件100可以被构造成使得多个袋型二次电池110在前后方向上并排堆叠。例如，如图5所示，一个电池单体组件100可以包括21个袋型二次电池110。
同时，在本说明书中，除非另有说明，否则上、下、前、后、左和右方向将基于当沿图1的F方向观察时设定。
特别地，所述袋型二次电池110可以包括电极组件(未示出)、电解质溶液(未示出)以及袋116。
此外，正极引线111和负极引线112可以被形成在所述二次电池110的左端和右端处，该左端和右端基于所述二次电池110的中心彼此相反。也就是说，所述正极引线111可以基于所述二次电池110的中心被设置在该二次电池的一端(右端)处。此外，所述负极引线112可以基于所述二次电池110的中心被设置在该二次电池的另一端(左端)处。
然而，根据本公开的电池模块200不限于上述袋型二次电池110，而是可以采用在提交该申请时已知的各种类型的二次电池110。
同时，再次参照图4，所述电池模块200还可以包括汇流条组件270。具体地，所述汇流条组件270可以包括至少一个汇流条272和至少两个汇流条框架276，所述至少一个汇流条272被构造成将多个二次电池110彼此电连接，所述至少两个汇流条框架276被构造成将至少一个汇流条272安装在外侧处。所述至少两个汇流条框架276可以分别设置在所述电池单体组件100的左侧和右侧处。
同时，所述模块外壳210可以具有内部空间，以在该内部空间中容纳所述电池单体组件100。具体地，当直接沿图1的F方向观察时，所述模块外壳210可以包括上盖220、基板240、前盖260以及后盖250。
具体地，所述基板240可以具有比至少两个电池单体组件100的底表面的尺寸大的面积，以将至少两个电池单体组件100安装到该基板的上部。所述基板240可以具有在水平方向上延伸的板形。
此外，所述上盖220可以包括上壁224和侧壁226，该侧壁226从所述上壁224向下延伸。所述上壁224可以具有在水平方向上延伸的板形，以覆盖所述电池单体组件100的上部。所述侧壁226可以具有从所述上壁224的左右两端向下延伸的板形，以覆盖所述电池单体组件100的左右两侧。
此外，所述侧壁226可以联接到所述基板240的一部分。例如，如图5所示，所述上盖220可以包括上壁224，该上壁224具有在前、后、左和右方向上延伸的板形。所述上盖220可以包括两个侧壁226，这两个侧壁226分别从所述上壁224的左右两端向下延伸。此外，所述两个侧壁226的下端可以被构造成分别与所述基板240的左右两端联接。在这种情况下，联接方法可以是公母联接方法或焊接方法。
此外，所述前盖260可以被构造成覆盖多个二次电池110的前侧。例如，所述前盖260可以具有比多个二次电池110的前表面的尺寸大的板形。该板可以在竖直方向上竖立。
此外，所述后盖250可以被构造成覆盖所述电池单体组件100的后侧。例如，所述后盖250可以具有比多个二次电池110的后表面的尺寸大的板形。
图6是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的立体图。此外，图7是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的剖视图。
参照图6和图7，所述灭火阀310的顶部315的顶端可以被连接到所述分配管道336。此外，所述灭火阀310可以包括玻璃泡312，该玻璃泡312被构造成在平时密封所述灭火阀310的输出孔315a。然而，如果所述玻璃泡312暴露于超过预定温度的电池模块200的内部气体，则所述玻璃泡312的至少一部分发生破损，以打开所述输出孔315a。此外，所述玻璃泡312中可以包含有预定液体(未示出)。例如，该液体可以具有体积随着温度升高而增加的性质。所述玻璃泡312可以被构造成密封所述灭火阀310的流体流动通过的通道(输出孔)。
此外，所述玻璃泡312可以被构造成由于预定液体在预定温度、例如70℃到100℃或更高下体积发生膨胀而破裂。例如，该液体可以是水。也就是说，如果所述灭火阀310位于所述电池模块200的内部，则当所述电池模块200的内部温度升高超过预定温度时，封闭所述灭火阀310的灭火剂流动通过的通道347c的玻璃泡312可以至少部分地发生破裂，以打开所述灭火阀310的输出孔315a。此外，所述灭火阀310还可以包括散布单元317，该散布单元317被构造成使得从所述输出孔315a排出的灭火剂散布在所有方向上。所述散布单元317可以被构造成散布从所述输出孔315a排出的灭火剂。
更具体地，所述灭火阀310可以包括顶部315、连接部316以及散布突起317a。
所述顶部315可以具有管状形状，其被构造成使得所述灭火阀的输出孔315a被形成在其中，并且所述输出孔315a被所述玻璃泡312的一端密封。在这种情况下，该管状形状可以具有朝向所述玻璃泡312连续减小的管径。
所述连接部316可以从所述顶部315延伸到所述玻璃泡312侧，以覆盖所述玻璃泡312，并且所述连接部316的两个臂316a可以从所述顶部315沿着一个方向延伸并再次聚集到中心，从而固定所述玻璃泡312的另一端。此时，所述玻璃泡312的另一端可以位于所述连接部316的两个臂聚集的部分中。
所述散布突起317a可以具有如下形状：其从所述散布单元317的主体的端部被分成多个水平部，从而以规则间隔延伸，使得从所述输出孔315a排出的灭火剂被散布和移动。
因此，根据本公开的该构造，由于本公开的灭火阀310包括所述玻璃泡312和所述散布单元317，该玻璃泡312被构造成密封所述输出孔315a，但也被构造成当暴露于超过预定温度的电池模块200的内部气体时至少部分地发生破裂，以打开所述输出孔315a，该散布单元317被构造成散布从所述输出孔315a排出的灭火剂，因此能够通过发生热失控或火灾的电池模块200的内部高温以快速的响应速度来打开所述灭火阀310。此外，由于所述散布单元317均匀地喷洒所供应的灭火剂，因此可以有效地提高灭火能力。
图8是示意性地示出在根据本公开比较示例的电池组处采用的灭火阀的布置的前视立体图。此外，图9是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的灭火阀的布置的侧视图。
参照图8和图9，被设置到本公开的灭火阀310的玻璃泡312可以被构造成暴露于由电池单体组件100的热失控或火灾引起的高温气体。例如，所述玻璃泡312可以被构造成面向所述高温气体。此外，所述连接部316可以被可旋转地设置，使得所述玻璃泡312不会由于所述灭火阀310的连接部316(臂部)而阻挡所述高温气体的流动。
例如，如图8所示，基于所述玻璃泡312和高温气体彼此面向的方向，根据本公开比较示例的灭火阀310可以被定位成使得形成在所述灭火阀310的连接部316的臂部316a与所述玻璃泡312之间的角度变为0度。也就是说，如果所述玻璃泡312在前方面向所述高温气体，则所述连接部316的臂部316a可以位于前方。
例如，如图9所示，基于所述玻璃泡312和高温气体彼此面向的方向，根据本公开实施例的灭火阀312可以被定位成使得所述连接部316的臂部316a与所述玻璃泡312之间的角度是90度。也就是说，如果所述玻璃泡312在前方面向所述高温气体，则所述连接部316的臂部316a可以位于侧面。
图10是示出了按照在根据本公开实施例的电池组处采用的玻璃泡的布置的操作时间的曲线图。
参照图10以及图8和图9，如果基于所述玻璃泡312和高温气体G彼此面向的方向，所述灭火阀310的连接部316的臂部316a被定位成与所述玻璃泡312具有0度的角度(类似于图8的灭火阀310)，则所述灭火阀310的操作时间最长。也就是说，对于如图8所示地布置的灭火阀310，打开所述灭火阀310所需的时间最长。
相反，如果基于所述玻璃泡312和高温气体G彼此面向的方向，所述灭火阀310的连接部316的臂部316a被定位成与所述玻璃泡312具有90度的角度(类似于图9的灭火阀310)，则所述灭火阀310的操作时间最短。也就是说，基于所述玻璃泡312与高温气体G彼此面向的方向，所述灭火阀310的连接部316的臂部316a的角度优选地是60到90度。
如上所述，当所述连接部316的臂部316a被设置为不会在所述玻璃泡312面向高温气体G时造成干扰(类似于根据本公开实施例的灭火阀310)时，所述灭火阀310可以最快地打开。因此，在本公开中，当在所述电池模块200处发生火灾或热失控时，可以使用所述灭火阀310快速地扑灭和抑制火灾或热失控。
图11是示出了按照在根据本公开实施例的电池组处采用的玻璃泡的布置的响应时间指数的曲线图。
参照图11以及图8和图9，如果基于所述玻璃泡312和高温气体G彼此面向的方向，所述灭火阀310的连接部316的臂部316a被定位成与所述玻璃泡312具有0度的角度(类似于图8的灭火阀)，则所述灭火阀310的响应时间指数最大。也就是说，打开所述灭火阀310所需的时间最长。这里，“响应时间指数”是测量所述灭火阀根据热传递多快达到其打开温度的标准。
相反，如果基于所述玻璃泡312和高温气体G彼此面向的方向，所述灭火阀310的连接部316的臂部316a被定位成与所述玻璃泡312具有90度的角度(类似于图9的灭火阀310)，则所述灭火阀310的响应时间指数最小。也就是说，打开所述灭火阀310所需的时间最短。
如上所述，当所述连接部316的臂部316a被设置为不会在所述玻璃泡312面向高温气体G时造成干扰(类似于根据本公开的实施例的灭火阀310)时，所述灭火阀310可以最快地打开。因此，在本公开中，当在电池模块200处发生火灾或热失控时，可以使用所述灭火阀310快速地扑灭和抑制火灾或热失控。
图12是示意性地示出在根据本公开实施例的电池组处采用的电池模块的后视立体图。
参照图12以及图4，所述模块外壳210可以包括气体通道211，该气体通道211位于所述模块外壳210的内部，并且被构造成将从所述电池单体组件100产生的气体排放到外部。也就是说，所述模块外壳210可以具有气体通道211，从所述电池单体组件100产生的气体流动通过该气体通道211。这里，所述气体通道211可以是在前后方向上伸长以与外部连通的空间。所述气体通道211可以被设置在所述电池单体组件100的左侧和右侧中的一侧或左右两侧处。
更具体地，所述气体通道211可以是位于所述电池单体组件100的上部或下部与所述模块外壳210之间的空间。也就是说，从被容纳在所述电池模块200中的电池单体组件100产生的气体可以通过位于所述电池单体组件100的上部或下部处的气体通道211c移动到所述电池单体组件100的左侧和右侧，并且通过多个排气孔212排出，所述多个排气孔212被形成在所述气体通道211b的端部处，并且被贯穿以与所述电池模块200的外部连通。
入口孔264可以被设置在位于至少两个电池模块200中的每个电池模块的后侧处的后盖250处，使得灭火剂通过该入口孔264被引入。所述入口孔264可以被定位成与所述气体通道211连通。也就是说，所述入口孔264可以被构造成与所述气体通道211连通，该气体通道211基于所述电池单体组件100位于左侧和右侧上。
例如，所述灭火阀310可以被插入到所述入口孔264中，并且位于所述气体通道211的一部分中，使得所述玻璃泡312暴露于从所述电池单体组件100产生的气体。
也就是说，由于所述入口孔264与所述气体通道211连通，因此所述灭火阀310的玻璃泡312可以插入到所述入口孔264中，以暴露于从所述电池单体组件100产生的气体。
因此，根据本公开的该构造，由于所述灭火阀310的至少一部分位于所述气体通道211的一部分中，使得所述玻璃泡312暴露于从所述电池单体组件100产生的气体，因此当在所述电池单体组件100处发生热失控或火灾时，能够有效地接收来自沿着所述气体通道211移动的高温空气或气体的热传递，使得所述灭火阀310的玻璃泡312迅速爆裂，以迅速采取灭火行动。
连同图1来参照图12，所述电池模块200可以包括鼓风机370和排气孔212。当沿图1的F方向观察时，所述鼓风机370可以被安装在所述模块外壳210的前端处，并且被构造成将外部空气引入到所述模块外壳210中。所述鼓风机370可以包括鼓风扇，该鼓风扇被构造成通过接收电力而旋转。
此外，所述排气孔212可以具有多个开口，所述多个开口连接到所述气体通道211，并且被贯穿以连通内部与外部。当沿图1的F方向观察时，所述排气孔212可以被形成在所述模块外壳210的后端处。例如，所述排气孔212可以被设置在所述模块外壳210的后盖中。
此外，所述气体通道211可以包括供应部211a和排放部211b。具体地，所述供应部211a可以位于所述电池单体组件100的左侧和右侧中的一侧处。例如，当沿图1的F方向观察时，所述供应部211a可以位于所述电池单体组件100的左侧处。所述供应部211a可以被构造成使得由所述鼓风机370引入的外部空气移动到所述模块外壳210的后端。也就是说，所述鼓风机370可以被构造成输入外部空气，以将所述模块外壳210的内部气体推动到所述供应部211a的后端。
此外，所述排放部211b可以位于所述电池单体组件100的左侧和右侧中的另一侧处。例如，当沿图12的F方向观察时，所述排放部211b可以位于所述电池单体组件100的右侧处。所述排放部211b可以被构造成使得由所述鼓风机370引入的外部空气移动到所述排气孔212。也就是说，所述排放部211b可以被构造成与所述排气孔212连通。
图13是示意性地示出根据本公开实施例的电池组的一部分的局部立体图。这里，在图13中，仅示出了公共管道、分配管道以及被设置在所述分配管道的末端处的灭火阀310。
连同图12来参照图13，所述灭火阀310中所包括的玻璃泡312可以位于所述电池模块200内部的供应部211a或排放部211b的一部分中。例如，如图13所示，所述灭火阀310可以被设置为朝向所述电池模块200的内部突出。所述灭火阀310的至少一部分可以在所述电池模块200后部处被插入到所述模块外壳210中。例如，如图13所示，当沿图12的F方向观察时，所述灭火阀310的玻璃泡312和散布单元317可以插入穿过入口孔264，以位于所述气体通道211的供应部211a的后端处。
也就是说，在所述电池模块200内部产生的高温气体可以通过由所述鼓风机370引入的外部空气而移动到位于所述气体通道211的供应部211a的后端处的灭火阀310。因此，所述灭火阀310的玻璃泡312可以通过接触所推入的高温气体而快速地打开所述灭火阀。
此外，在被插入到所述模块外壳210的灭火阀310中，如果在所述电池模块200的电池单体组件100处发生热失控或火灾，则所述玻璃泡312可以被内部产生的高温气体破坏而打开输出孔。此时，供应到所述供应部211a后端的灭火剂移动到所述供应部211a的前方，并且一些灭火剂经过所述电池单体组件100移动到所述排放部211b。
因此，根据本公开的该构造，由于本公开的灭火阀310的至少一部分位于所述供应部211a或排放部211b的一部分中，因此所述灭火阀310可以容易地接触到通过由所述鼓风机370引入的外部空气推动的高温气体，由此表现出对所述电池模块200的热失控或火灾的快速扑灭能力。因此，可以有效地提高电池组的安全性。
图14是示意性地示出在根据本公开另一实施例的电池组处采用的电池模块的后视立体图。此外，图15是示意性地示出图14的电池模块的内部构造的剖视图。
参照图14和图15以及图6，在根据本公开另一实施例的电池模块200A中，当沿F方向观察时，入口孔264可以位于所述模块外壳210的左侧上，这与图12所示的电池模块200不同。例如，如图14所示，所述入口孔264可以被设置到所述模块外壳210的上盖220(图4)的侧壁226(图4)。此外，所述入口孔264可以位于所述上盖220的侧壁226的前后方向上的中心处。
此外，所述灭火阀310的玻璃泡312可以位于所述气体通道211的供应部211a(图12)的中间。所述灭火阀310的玻璃泡312可以在所述电池模块200A的左侧和右侧中的一侧处被插入到所述模块外壳210中。例如，如图15所示，所述灭火阀310可以插入穿过所述入口孔264，该入口孔264被设置在所述模块外壳210的侧面处，并且位于所述气体通道211的供应部211a(图12)的前后方向上的中间。
因此，根据本公开的该构造，由于所述灭火阀310位于所述气体通道211的供应部211a的中间，并且在所述电池模块200A的左侧和右侧中的一侧处被插入到所述模块壳体210中，因此灭火剂可以通过所述灭火阀310的散布单元317喷洒，以在前后方向上散布。由于所述灭火剂以此方式均匀地喷洒，因此能够有效地防止所述电池单体组件100的热失控或火焰的传播。
此外，由于在左侧和右侧中的一侧处插入的所述灭火阀310的玻璃泡312可以不受任何干扰地与沿着所述气体通道211的供应部211a流动的高温气体G相接触，因此可以有效地缩短所述灭火阀310的反应操作时间。因此，本公开的电池组可以表现出快速灭火能力。
图16是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的电池模块的内部构造的剖视图。
连同图6来参照图16，根据另一示例性实施例的电池组的电池模块200B还可以包括引导块382，该引导块382位于所述模块外壳210的内部。所述引导块382可以具有倾斜表面382a，该倾斜表面382a在面向所述玻璃泡312的露出部分的同时引导从所述电池单体组件100产生的气体G的流动。例如，所述引导块382在平面上可以具有三角形形状。例如，如图16所示，从所述气体通道211的供应部211a的前部向后部流动的高温气体G可以沿着所述引导块382的倾斜表面382a流动，使得所述气体G的流动被朝向所述灭火阀310的玻璃泡312引导。
因此，根据本公开的该构造，由于所述电池模块200B包括具有倾斜表面382a的引导块382，该倾斜表面382a在面向所述玻璃泡312的露出部分的同时引导从所述电池单体组件100产生的气体G流动，因此能够有效地减少所述灭火阀310的玻璃泡312与高温气体G的接触受到所述连接部316的干扰。因此，所述灭火阀310可以以高可靠性操作，并且可以有效地减少操作时间。
图17是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的电池模块的内部构造的剖视图。
参照图17以及图6，与图12的电池模块200相比，根据本公开另一实施例的电池模块200C还可以包括管道构件384，该管道构件384被设置在所述气体通道211上，并且具有在气体G流动的方向上逐渐减小的管径。所述管道构件384可以被构造成将从所述电池单体组件100产生的气体G引导为汇集到所述玻璃泡312的露出部分。此时，所述灭火阀310可以位于所述气体通道211的供应部211a的中间，并且在所述电池模块200C的左侧和右侧中的一侧处插入到所述模块壳体210中。
例如，如图17所示，所述管道构件384可以在与所述灭火阀310的玻璃泡312相邻的位置处被设置在所述电池模块200C的内部，该灭火阀310位于所述气体通道211的供应部211a的前后方向上的中心处。所述管道构件384可以被成形为具有在气体流动的方向上逐渐减小的管径，使得从所述供应部211a的前端移动到该供应部211a的后端的高温气体G朝向被设置到灭火阀310的玻璃泡312汇集。
因此，根据本公开的该构造，由于具有在气体G流动的方向上逐渐减小的管径的所述管道构件384被设置成使得从所述电池单体组件100产生的气体G汇集到所述玻璃泡312的露出部分，因此从所述电池单体组件100产生的气体G可以有效地汇集到所述灭火阀310的玻璃泡312，使得可以将所述玻璃泡312迅速加热到高温。因此，所述灭火阀310可以以高可靠性操作，并且可以有效地减少操作时间。
图18是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的灭火阀的平面图。
参照图18，与图6所示的灭火阀310相比，根据本公开又一实施例的电池组的灭火阀310A还可以包括气体引导件318。
也就是说，除了所述气体引导件318之外，图18所示的灭火阀310A与图6所示的灭火阀310相同。因此，将不再详细描述上文已经描述的所述顶部315、连接部316和散布单元317。
此外，所述气体引导件318可以被构造成使得更大量的高温气体G与所述玻璃泡312相接触。所述气体引导件318可以被成形为从所述顶部315朝向所述散布单元317延伸。所述气体引导件318可以具有在左、右、上和下方向中的至少两个方向上加宽的结构。例如，如图18所示，所述气体引导件318可以从所述顶部315的左侧和右侧朝向所述散布突起317a延伸。所述气体引导件318可以具有在左、右、上和下方向上从所述顶部315加宽的结构。
因此，根据本公开的该构造，由于根据本公开的灭火阀310的散布单元314A包括气体引导件318，该气体引导件318从所述顶部315朝向散布单元317延伸并且具有在左、右、上、下方向中的至少两个方向上加宽的结构，因此可以将流向所述玻璃泡312两侧的高温气体G引导为朝向所述玻璃泡312流动，而不直接经过。因此，所述灭火阀310可以以高可靠性操作，并且可以有效地减少所述灭火阀310的操作时间。
图19是示意性地示出在根据本公开又一实施例的电池组处采用的灭火阀的平面图。
参照图19，根据本公开又一实施例的电池组的灭火阀310B可以包括气体引导件318B，该气体引导件318B具有从所述顶部315朝向所述散布突起317a延伸的延伸结构。此外，所述气体引导件318B可以延伸成朝向所述顶部315的主体的左侧和右侧中的一侧倾斜。例如，如图19所示，所述气体引导件318B具有倾斜结构318a1和延伸结构318a2，该倾斜结构318a1延伸成从所述顶部315的右侧向左侧倾斜，该延伸结构318a2从所述倾斜结构的端部延伸到所述散布单元317所位于的前方。
因此，根据本公开的该构造，由于本公开的灭火阀310B包括气体引导件318B，该气体引导件318B具有从所述顶部315向左或向右倾斜的倾斜结构318a1以及从所述倾斜结构318a1的端部延伸到所述散布单元317所位于的前方的延伸结构318a2，因此能够引导气体流动，使得流向所述玻璃泡312一侧的高温气体G不直接经过、而是滞留在所述玻璃泡312周围。因此，所述灭火阀310可以以高可靠性操作，并且可以有效地减少所述灭火阀310的操作时间。
图20是示意性地示出根据本公开实施例的能量存储系统的前视图。
参照图20，根据本公开实施例的电池架500可以包括电池组400以及用于容纳所述电池组400的电池架壳510。所述电池架壳510还可以被构造成容纳在竖直堆叠的状态下的电池组400的多个电池模块200。在所述电池架壳510的内部，所述电池模块200可以被安装成使得该电池模块200的下表面为与水平表面平行的形状。
这里，所述水平方向可以是指当所述电池模块200放置在地面上时平行于地面的方向，并且还可以是指在与上下方向垂直的平面上的至少一个方向。
此外，所述电池架壳510被构造成具有能够打开的至少一侧，并且所述电池模块200可以通过该打开侧被插入到内部空间中。然而，所述电池架壳510也可以被构造成允许这样的打开侧被关闭。
此外，所述电池架500还可以包括其它部件，诸如位于所述电池架壳510内部或外部的电池管理系统530(BMS)。
同时，根据本公开实施例的能量存储系统600可以包括两个或更多个所述电池架500。两个或更多个所述电池架500可以被布置在一个方向上。例如，如图20所示，所述能量存储系统600可以被构造成使得三个电池架500布置在一个方向上。此外，所述能量存储系统600可以具有能够控制三个电池架500的充电和放电的单独的中央控制器(未示出)。
同时，尽管在说明书中使用了诸如上、下、左、右、前和后方向的指示方向的术语，但对本领域技术人员来说显而易见的是，这些术语仅仅为了便于说明而表示相对位置，并且可以基于观察者或物体的位置而变化。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解，指示本公开的优选实施例的详细描述和具体示例仅作为说明给出，因为本公开范围内的各种改变和修改将通过此详细描述对本领域技术人员来说将变得显而易见。
附图标记
200：电池模块 100：电池单体组件
110：二次电池 210：模块外壳
220，224，226：上盖、上壁、侧壁
240，250，260：基板、后盖、前盖
270：汇流条组件
211：气体通道 212：排气孔
264：入口孔
300：灭火单元 310：灭火阀
320：灭火罐 321：出口孔
330，333，336：管道、公共管道、分配管道
312：玻璃泡 317：散布单元
370：鼓风机 211a，211b：供应部、排放部
382：引导块 384：管道构件
315，316，317，318：顶部、连接部、散布单元、气体引导件
318a1，318a2：倾斜结构、延伸结构
350：控制器
400：电池组 500：电池架
510：电池架壳
600：能量存储系统
工业适用性
本公开涉及一种电池组。此外，本公开可用于与包括电池组的大型能量存储系统相关联的行业。

Claims (11)

1.一种电池组，包括：
至少一个电池模块，所述至少一个电池模块被布置在一个方向上，并且具有电池单体组件，所述电池单体组件包括被布置在一个方向上的多个二次电池；以及
灭火单元，所述灭火单元具有灭火罐、管道以及灭火阀，所述灭火罐被构造成在其中容纳灭火剂，所述管道被连接到所述灭火罐，以将所述灭火剂从所述灭火罐供应到所述至少一个电池模块，所述灭火阀被构造成：当所述电池模块的内部气体被加热超过预定温度时，所述灭火阀的内部构造由于被加热的所述内部气体而部分地发生变形，以打开所述灭火阀的输出孔，从而将所述灭火剂从所述灭火罐供应到所述电池模块中。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述灭火阀包括：
玻璃泡，所述玻璃泡被构造成密封所述输出孔，当所述玻璃泡暴露于超过所述预定温度的所述电池模块的所述内部气体时，所述玻璃泡至少部分地发生破裂，以打开所述输出孔；以及
散布单元，所述散布单元被构造成散布从所述输出孔排出的所述灭火剂。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述电池模块包括：
模块外壳，所述模块外壳具有能够容纳所述电池单体组件的内部空间；以及
气体通道，所述气体通道位于所述模块外壳的内部，并且被构造成将从所述电池单体组件产生的气体排放到外部，
其中，所述灭火阀的所述玻璃泡位于所述气体通道的一部分中。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述电池模块包括：
鼓风机，所述鼓风机被安装到所述模块外壳的前端，并且被构造成将外部空气引入到所述模块外壳中；以及
排气孔，所述排气孔被形成在所述模块外壳的后端处，并且被连接到所述气体通道，
其中，所述气体通道包括：
供应部，所述供应部位于所述电池单体组件的左侧和右侧中的一侧处，并且被构造成将由所述鼓风机引入的所述外部空气移动到所述模块外壳的所述后端；以及
排放部，所述排放部位于所述电池单体组件的左侧和右侧中的另一侧处，并且被构造成将由所述鼓风机引入的所述外部空气移动到所述排气孔，
其中，所述灭火阀的至少一部分位于所述供应部或所述排放部的一部分中。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，所述灭火阀位于所述气体通道的所述供应部的后端处，并且在所述电池模块的后部处被至少部分地插入到所述模块壳体中。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述灭火阀位于所述气体通道的所述供应部的中间，并且在所述电池模块的左侧和右侧中的一侧处插入到所述模块壳体中。
7.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述电池模块包括引导块，所述引导块具有倾斜表面，用于在面向所述玻璃泡的露出部分的同时引导从所述电池单体组件产生的所述气体的流动。
8.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述电池模块包括管道构件，所述管道构件的管径在所述气体流动的方向上逐渐减小，使得从所述电池单体组件产生的所述气体汇集到所述玻璃泡的露出部分。
9.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述灭火阀包括：
顶部，所述顶部具有所述输出孔，使得所述输出孔由所述玻璃泡密封；
连接部，所述连接部从所述顶部延伸，以覆盖所述玻璃泡，并且被构造成固定所述玻璃泡；
多个散布突起，所述多个散布突起从所述散布单元延伸，使得从所述输出孔排出的所述灭火剂被散布和移动；以及
气体引导件，所述气体引导件从所述顶部延伸，并且具有在左、右、上和下方向中的至少两个方向上加宽的结构。
10.一种电池架，包括：
根据权利要求1到9中任一项所述的电池组；以及
电池架壳，所述电池架壳被构造成容纳所述电池组。
11.一种能量存储系统，包括两个或更多个根据权利要求10所述的电池架。
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