CN114583238A - 电池装置、控制电池装置排出气体的方法和储能设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电池装置、控制电池装置排出气体的方法和储能设备，涉及电池技术领域。其中，所述电池装置中包括有保护外壳、至少一个电池模组、至少一个第一排气组件、至少一个第二排气组件和控制单元，通过在电池装置中的保护外壳上设置两种类型的排气组件，通过控制一种类型的排气组件吸入气体，另一种类型的排气组件排出气体，在两个区域内形成气流，实现将处在保护外壳内部的电池模组排出的高温高压的气体带出保护外壳外部，同时带走保护外壳内部的热量，降低电池模组爆炸的危险。

Description

电池装置、控制电池装置排出气体的方法和储能设备
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池装置、控制电池装置排出气体的方法和储能设备。
背景技术
随着新能源汽车产业的高速发展，电池作为整个新能源汽车中最重要部件之一，其安全性是非常重要的。虽然目前汽车厂商在组装新能源汽车过程中，将电池保护的十分安全，但是电池难免还会出现如电路短路、外力重击、环境温度过高等情况，使得电池被破坏，从而产生危险。以现有的锂电池、镍氢电池等电池为例，如果电池出现如电路短路、外力重击、环境温度过高等情况，电池都会产生大量的高温高压的易燃气体。如果电池不能及时将内部产生的高温高压的易燃气体排出到外面，电池会有爆炸危险，不仅会给用户带来经济损失，甚至还会危及用户的生命安全。
发明内容
为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种电池装置、控制电池装置排出气体的方法和储能设备，通过在保护外壳内部设置一个隔离挡板，将保护外壳内部隔离成两个互通的区域，在保护外壳上并连通两个区域和保护外壳外部上设置排气组件，通过温度传感器、气体传感器等部件检测到电池模组向外排放高温高压的易燃气体时，可以控制处在一个区域上的排气组件吸入气体，另一个区域上的排气组件排出气体，使得在两个区域内形成气流，实现将电池模组排出的高温高压的气体，同时带走保护外壳内部的热量，降低电池模组爆炸的危险。
为此，本申请的实施例中采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例中提供一种电池装置，包括：保护外壳，至少一个电池模组，设置在所述保护外壳中；至少一个第一排气组件，设置在所述保护外壳上；至少一个第二排气组件，设置在所述保护外壳上；控制单元，用于控制所述至少一个第一排气组件处于第一状态和所述至少一个第二排气组件处于第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态；其中，所述第一状态为将所述保护外壳外部气体吸入保护外壳内部，所述第二状态为将所述保护外壳内部气体排出保护外壳外部，以将所述至少一个电池模组产生的高温高压的气体排出所述电池装置，并带走所述保护外壳内部的热量。
在该实施方式中，通过在电池装置中的保护外壳上设置两种类型的排气组件，通过控制一种类型的排气组件吸入气体，另一种类型的排气组件排出气体，在两个区域内形成气流，实现将处在保护外壳内部的电池模组排出的高温高压的气体带出保护外壳外部，同时带走保护外壳内部的热量，降低电池模组爆炸的危险。
在一种实施方式中，还包括：隔离挡板，固定在所述保护外壳内部，将所述保护外壳分割成第一区域和第二区域，且所述第一区域与所述第二区域相互连通；其中，所述至少一个第一排气组件与所述第二区域连通，所述至少一个第二排气组件与所述第一区域连通。
在该实施方式中，通过在保护外壳内部增加一个隔离挡板，将保护外壳内部分割出两个区域，且一个区域与一种类型的排气组件连通，另一个区域与另一种类型的排气组件连通，将气体流通的路径变长，有利于排气组件快速降低电池装置内部的气体，以及快速降低电池模组排出的易燃气体的浓度。
在一种实施方式中，每个电池模块分别穿过并固定在所述隔离挡板上，且所述每个电池模块的一部分处在所述第一区域内，所述每个电池模块的另一部分处在所述第二区域内。
在该实施方式中，让每个电池模块分别穿过并固定在隔离挡板上，并让每个电池模块的一部分处在一个区域内，另一个部分处在另一区域内，实现将电池模块分区散热，有利于排气组件快速降低电池装置内部的气体。
在一种实施方式中，还包括：至少一个温度传感器，设置在所述保护外壳内部和/或所述至少一个电池模组内部，用于检测所述保护外壳内部的温度和电池模组内部的温度；所述控制单元，具体用于接收所述至少一个温度传感器检测温度值，并判断所述温度值是否大于设定阈值；以及当所述温度值大于设定阈值时，控制所述至少一个第一排气组件处于所述第一状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态。
在该实施方式中，在保护外壳内部设置温度传感器，通过检测保护外壳内部的温度的方式，监控电池模组是否产生高温高压的易燃气体，如果检测到温度超过设定的温度，则认为电池模组产生高温高压的易燃气体，可以控制第一排气组件和第二排气组件工作，将电池模组产生高温高压的易燃气体排出电池外壳外部，避免电池装置内部温度过高、压强过大或易燃气体浓度过高，出现爆炸的危险。
在一种实施方式中，还包括：至少一个气体传感器，设置在所述保护外壳内部，用于检测所述保护外壳内部的气体成分；所述控制单元，具体用于接收所述至少一个气体传感器发送的检测结果，并判断所述检测结果是否有设定的气体；以及当所述检测结果中包括设定的气体时，控制所述至少一个第一排气组件处于所述第一状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态。
在该实施方式中，在保护外壳内部设置温度传感器，通过检测保护外壳内部是否有易燃气体的成分的方式，监控电池模组是否产生高温高压的易燃气体，如果检测的结果包括有易燃气体的成分，则认为电池模组产生高温高压的易燃气体，可以控制第一排气组件和第二排气组件工作，将电池模组产生高温高压的易燃气体排出电池外壳外部，避免电池装置内部温度过高、压强过大或易燃气体浓度过高，出现爆炸的危险。
在一种实施方式中，所述至少一个第一排气组件不处在所述第一状态和所述第二状态时，所述第二区域与所述保护外壳外部隔绝；所述至少一个第二排气组件不处在所述第一状态和所述第二状态时，所述第一区域与所述保护外壳外部隔绝。
在该实施方式中，当第一排气组件和第二排气组件不处在工作状态时，第一排气组件和第二排气组件为关闭状态，让保护外壳内部与外界隔绝，避免外界的雨水、杂物等污染物进入保护外壳内部，造成电池装置内部污染。
在一种实施方式中，所述至少一个第一排气组件和所述至少一个第一排气组件分别设置在所述保护外壳的不同侧面的表面上。
在该实施方式中，通过将第一排气组件和第二排气组件分别设置在保护外壳的不同侧面上，避免第一排气组件(或第二排气组件)将第二排气组件(或第一排气组件)排出保护外壳外部的气体再次吸入到保护外壳内部，造成电池装置降温效果降低。
在一种实施方式中，还包括：散热通道，其一个端口与所述第一区域连通，其另一个端口与所述第二区域连通，用于让所述第一区域中气体流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体流入所述第一区域中。
在一种实施方式中，所述散热通道设置在所述控制单元上，且所述散热通道的部分是由所述控制单元的外壳构成。
在该实施方式中，控制单元一般为BMS，其内部一般有变压器、变频器等发热部件，且电池模组产生高温高压的易燃气体后，也会升高BMS的温度，为了更好地带走BMS上的热量，可以在BMS的靠近保护外壳内部的表面上，设置一个散热通道，通过散热通道的气体可以带走BMS中的热量，实现降低控制单元中的温度。
在一种实施方式中，还包括：至少一个第一排气风扇，设置在所述散热通道中，用于让所述第一区域中气体流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体流入所述第一区域中。
在该实施方式中，通过在散热通道中增加至少一个第一排气风扇，增强第一排气组件和第二排气组件在保护外壳内部产生的气流，从而实现提高电池装置向外界排放高温高压的易燃气体的速度。
在一种实施方式中，还包括：至少一个第二排气风扇，分别设置在所述至少一个电池模组的排气口处，用于让所述第一区域中气体通过所述电池模组内部流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体通过所述电池模组内部流入所述第一区域中。
在该实施方式中，通过在各个电池模组的排气口出设置一个第二排气风扇，不仅可以加快电池模组向保护外壳内部排放高温高压的易燃气体的速度，还可以将第二区域中的高温高压的易燃气体迅速扩散到整个第二区域内部，降低局部可燃气体浓度，增强内外部换热效率。
如果电池模组为导通结构，通过让部分气体通过电池模组流入到第二区域中，可以带走电池模组中的热量，大大降低了电池模组的温度。
在一种实施方式中，所述至少一个电池模组的排气口处在所述第二区域中。
在该实施方式中，电池模组安装在保护外壳中，一般将包括有电极接线柱、排气口设置在靠近控制单元侧，以便更好地管理电池模组和高效地实现向保护外壳外部排放。
在一种实施方式中，还包括：至少一个第三排气风扇，设置在所述隔离挡板上，用于让所述第一区域中气体流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体流入所述第一区域中。
在该实施方式中，通过在隔离挡板上布置至少一个第三排气风扇，让第一区域中的气体流入到第二区域中，或让第二区域中的气体流入到第一区域中，实现将第一区域中的电池模组产生的热量带出保护外壳外部，可以进一步降低电池模组的温度。
第二方面，本申请实施例中提供一种控制电池装置排出气体的方法，包括：接收检测单元的检测数据，所述检测数据为温度值和/或气体成分；当所述检测数据大于设定阈值和/或包括设定的气体时，控制至少一个第一排气组件处于第一状态和至少一个第二排气组件处于第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态，所述第一状态为将所述保护外壳外部气体吸入保护外壳内部，所述第二状态为将所述保护外壳内部气体排出保护外壳外部；其中，所述至少一个第一排气组件和所述至少一个第二排气组件分别设置在所述保护外壳上，至少一个电池模组嵌入在所述隔离挡板上。
在一种实施方式中，当所述保护外壳内部设置有隔离挡板，所述隔离挡板将所述保护外壳内部分割成第一区域和第二区域，且所述第一区域与所述第二区域相互连通，所述至少一个第一排气组件与所述第二区域连通，所述至少一个第二排气组件与所述第一区域连通，所述方法还包括：控制所述至少一个第一排气组件将所述保护外壳外部的气体依次排入所述第二区域和所述第一区域后，再从所述至少一个第二排气组件排出所述保护外壳外部；或控制所述至少一个第二排气组件将所述保护外壳外部的气体依次排入所述第一区域和所述第二区域后，再从所述至少一个第一排气组件排出所述保护外壳外部。
在一种实施方式中，当所述保护外壳内设置有散热通道，且在所述散热通道中设置有至少一个第一排气风扇，所述方法还包括：控制所述至少一个第一排气风扇将所述第一区域中气体排入所述第二区域中，或将所述第二区域中的气体排入所述第一区域中。
在一种实施方式中，当所述至少一个电池模组的排气口处设置有第二排气风扇，所述方法还包括：控制至少一个所述第二排气风扇将所述第一区域中气体通过所述电池模组内部排入所述第二区域中，或将所述第二区域中的气体通过所述电池模组内部排入所述第一区域中。
在一种实施方式中，当所述第一区域内设置有至少一个第三排气风扇，所述方法还包括：控制所述至少一个第三排气风扇将所述第一区域中气体排入所述第二区域中，或将所述第二区域中的气体排入所述第一区域中。
第三方面，本申请实施例中提供一种储能设备，包括：转换器，用于将交流电转换成直流电，和/或将第一功率的电信号转换成第二功率的电信号；如第一方面各个可能实现的电池装置，用于与所述转换器电连接，接收电能或输出电能。其中，储能设备可以为电动汽车、室外机柜、基站等等。
附图说明
下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
图1为一种太阳能发电系统的架构示意图；
图2为现有技术中提供的一种电池装置的剖面示意图；
图3为本申请实施例中提供的一种电池装置的侧面剖开的立体示意图；
图4为本申请实施例中提供的一种电池装置的正面剖开的立体示意图；
图5为本申请实施例中提供的一种隔离挡板的简化结构示意图；
图6为本申请实施例中提供的排气组件为“风扇+迷宫形通道”结构的简化结构示意图；
图7(a)为本申请实施例中提供的排气组件为百叶窗风扇结构在不工作时的简化结构示意图；
图7(b)为本申请实施例中提供的排气组件为百叶窗风扇结构在工作时的简化结构示意图；
图8为本申请实施例中提供的控制单元控制第一排气组件和第二排气组件工作时的流程示意图；
图9为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，当第一排气组件吸入气体和第二排气组件排出气体时的气流流动示意图；
图10为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，当第一排气组件排出气体和第二排气组件吸入气体时的气流流动示意图；
图11为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，散热通道中有排气风扇，当第一排气组件吸入气体和第二排气组件排出气体时的气流流动示意图；
图12为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，散热通道中有排气风扇，当第一排气组件排出气体和第二排气组件吸入气体时的气流流动示意图；
图13为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，各个电池模组上设置有排气风扇时气流流动方向示意图之一；
图14为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，各个电池模组上设置有排气风扇时气流流动方向示意图之一；
图15为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，在第一区域内部设置有排气风扇时气流流动方向示意图之一；
图16为本申请实施例中提供的在电池装置的侧面剖开中，在第一区域内部设置有排气风扇时气流流动方向示意图之一。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
本申请保护的电池装置一般装配在储能设备或储能系统中使用，如太阳能发电系统、户外储能柜、基站、电动汽车等不同领域的设备中，本申请下面将以太阳能发电系统为例，进行描述本申请保护的电池装置。如图1所示，该太阳能发电系统一般都包括光伏板100、电池装置、直流-直流(direct current-direct current，DC-DC)转换器300和控制器400。其中，光伏板100用于将太阳能转换成直流电能，然后通过DC-DC转换器300输入到电池装置200中；控制器400一般是指系统级芯片(system on chip，SoC)，用于控制光伏板100是否工作，以及控制DC-DC转换器300是否工作。
本申请中，电池装置200充电过程中，控制器400可以控制光伏板100和DC-DC转换器300工作，由于光伏板100输出的电能功率受太阳光照影响，输出的电能的功率不稳定，可以通过DC-DC转换器300将任意功率的直流电转换成设定功率的直流电，以便为电池装置200充电；电池装置200放电过程中，控制器400可以控制光伏板100和DC-DC转换器300不工作，然后让电池装置200为外接的市电系统以及各种负载提供电能。
现有技术中的电池装置中，如图2所示，该电池装置至少包括有保护外壳、电池管理系统(battery management system，BMS)和多个电池模组。其中，保护外壳为凹槽结构，多个电池模组安装在保护外壳内部，BMS设置在保护外壳的端口处，并固定在保护外壳上。每个电池模组均与BMS电连接，并通过BMS上的端口，实现充电和提供电能的功能。
通常情况下，为了防止外面的雨水渗入保护外壳中，造成腐蚀电池模组外表面、电池模组上的电路短路等情况，一般BMS与保护外壳构成密闭结构。但是，如果保护外壳为密封结构，电池模组内部产生大量的高温高压的易燃气体排放到BMS与保护外壳构成密闭结构中，在电池模组内部和保护外壳内部压强达到相同时，电池模组内产生的高温高压的易燃气体仍无法向外排放，只是稍微降低了电池模组内部的压强和降低可燃气体的浓度，所以电池模组仍存在爆炸危险。
图3、图4为本申请实施例中提供的一种电池装置的剖开的立体示意图。
为了解决上述现有电池装置存在的问题，本申请设计了一种新的电池装置，该电池装置200包括保护外壳210、多个电池模组220、控制单元230、隔离挡板240、至少一个第一排气组件250和至少一个第二排气组件260。其中，各个部件的结构和相互之间连接关系具体如下：
保护外壳210一般为凹槽结构，其内部用于放置电池模组220。本申请中，电池模组220在放置在保护外壳210之前，需要将每个电池模组220穿过隔离挡板240，且每个电池模组220之间存在隔离，使得当各个电池模组220放置在保护外壳内部，通过隔离挡板将保护外壳210内部隔离出两个区域，也即图3中所示的第一区域310和第二区域320。
隔离挡板240是用于将保护外壳210内部隔离两个区域。本申请中，隔离挡板240的形状一般与保护外壳210的正面剖开图的截面相似，其面积稍微小于保护外壳210的正面剖开图的面积。当隔离挡板240放置在保护外壳210内部时，隔离挡板240中有三个侧边与保护外壳210内部的表面紧密接触，隔离挡板240中的另一个侧边与保护外壳210内部的表面不接触，在隔离挡板240中的另一个侧边与保护外壳210内部的表面之间构成一个通道，让第一区域310与第二区域320之间导通，使得第一区域310中的气体可以通过该通道流入第二区域320中，以及第二区域320中的气体可以通过该通道流入第一区域310中。
隔离挡板240中间位置上，设置有多个通孔，用于让各个电池模组220嵌入该通孔中，实现将电池模组220固定在隔离挡板240上。本申请中，隔离挡板240中的通孔形状，与电池模组220的嵌入通孔方向的截面形状相同，实现各个电池模组220嵌入到隔离挡板240中后，与隔离挡板240之间相对密闭。如果各个电池模组220嵌入到隔离挡板240上的各个通孔中，与隔离挡板240之间存在空隙，使得第一区域310中的气体会从该空隙进入第二区域320中，或第二区域320中的气体会从该空隙进入第一区域310中，会降低电池装置200的散热效果。
隔离挡板240上的各个通孔的排列方式，与各个电池模组220放置在保护外壳210内部后的排列方式相关联。示例性地，结合图4所示，当电池模组220以“3×3”的排列方式放置在保护外壳210内部时，则在隔离挡板240中，在相对的位置上构建出“3×3”的排列方式的9个通孔，且横向的相邻通孔之间距离与横向的相邻电池模组220之间的距离相同，纵向的相邻通孔之间距离与纵向的相邻电池模组220之间的距离相同。
本申请中，隔离挡板240可以为如图3-图4中所示的整体结构，还可以是由多个子隔离挡板拼接而成。示例性地，如图5所示，如果各个电池模组220之间紧密贴合，并在中间形成一个通道，其中间通道因为无法与外侧之间连通，则需要两个隔离挡板，隔离挡板240-1套在各个电池模组220围成的结构上，隔离挡板240-2嵌入在各个电池模组220围成的结构中间的通孔上。
在电池模组220中，一般都会设置有向外排放气体的通气阀，用于在电池模组220内部产生高温高压的易燃气体时，向电池模组220外部排放气体。本申请中，电池模组220上设置的排气阀都位于第二区域320中，以便更好地管理电池模组220和高效地实现向保护外壳210外部排放。
至少一个第一排气组件250固定在保护外壳210上并连通第二区域320和保护外壳310外部，至少一个第二排气组件260固定保护外壳210上并连通第一区域310和保护外壳310外部，用于将保护外壳210内部的气体排出保护外壳210外部，或将保护外壳210外部的气体吸入保护外壳210内部。本申请中，如果第一排气组件250和第二排气组件260是排气口，则第一排气组件250和第二排气组件260分别是保护外壳上的两个通孔，且两个通孔分别位于成第一区域310和第二区域320的保护外壳210的表面上；如果第一排气组件250和第二排气组件260为风扇、气泵等排气部件时，则在第一排气组件250和第二排气组件260固定在保护外壳210的位置上，分别设置有通孔，使得第一排气组件250和第二排气组件260可以将保护外壳210内部的气体排出保护外壳210外部，以及将保护外壳210外部的气体吸入保护外壳210内部。
通常情况下，第一排气组件250和第二排气组件260在工作时，一般是由第一排气组件250(或第二排气组件260)将保护外壳210内部的气体排出保护外壳210外部，然后由第二排气组件260(或第一排气组件250)将保护外壳210外部的气体吸入保护外壳210内部，并在保护外壳210内部，形成由第一区域310流向第二区域320的气流，或由第二区域320流向第一区域310的气流。本申请，为了避免第二排气组件260将第一排气组件250排出保护外壳210外部的气体再次吸入到保护外壳210内部，将第一排气组件250和第二排气组件260分别固定在保护外壳210的两个不同的侧面上。
优选地，结合图3所示，至少一个第一排气组件250和至少一个第二排气组件260分别固定在保护外壳210的两个相对的侧面上。当然，第一排气组件250和第二排气组件260固定的位置，并不仅限于上述优选的位置，如果限制于电池装置200的安装位置，第一排气组件250和第二排气组件260也是可以安装在保护外壳210的同一个侧的表面上，本申请在此并不作限定。
本申请中，第一排气组件250和第二排气组件260为单向流通装置，也即当排气组件工作时，将保护外壳210内部的气体排出保护外壳210外部，不会产生由保护外壳210外部的气体流向保护外壳210内部的气流，或将保护外壳210外部的气体排出保护外壳210内部，不会产生由保护外壳210内部的气体流向保护外壳210外部的气流，避免气体回流，导致排出的高温高压的易燃气体回流到该排气组件所处的区域内部，并在该区域内汇聚高浓度的可燃气；当排气组件不工作时，不会产生由保护外壳210外部的气体流向保护外壳210内部的气流，以及不会产生由保护外壳210内部的气体流向保护外壳210外部的气流，使得电池装置200正常情况下处于密封结构。优选地，第一排气组件250和第二排气组件260可以选用“风扇+迷宫形通道”、百叶窗型等结构，本申请在此不做限定。
优选地，结合图6所示，排气组件可以是由风扇260-1和迷宫形通道260-2构成。当风扇260-1不工作时，保护外壳210内外没有气流，所以外部的气体无法通过迷宫形通道260-2进入保护外壳210内部，以及内部的气体无法通过迷宫形通道260-2进入保护外壳210外部；当风扇260-1工作时，产生的气流可以通过迷宫形通道260-2进入保护外壳210内部，或通过迷宫形通道260-2流出保护外壳210外部。
优选地，结合图7(a)和图7(b)所示，排气组件可以是由风扇260-3和活动通道260-4构成百叶窗风扇。其中，活动通道260-4中的活动挡板可以通过活动组件固定在通道中。当风扇260-3不工作时，保护外壳210内外没有气流，所以或活动挡板在重力的作用下，与通道接触，使得活动通道处于堵塞状态，保护外壳210内外隔绝，如图7(a)所示；当风扇260-1工作时，产生的气流可以吹动活动挡板，使得活动挡板与通道之间断开接触，可以通过活动通道260-4进入保护外壳210内部，或通过活动通道260-4流出保护外壳210外部，如图7(b)所示。
第一排气组件250和第二排气组件260可以与控制单元230电连接，然后由控制单元230控制其是否工作。本申请中，控制单元230一般是BMS，可以通过与温度传感器、气体传感器等检测单元建立通信，当检测单元(图中未示出)检测到电池模组220向外排放高温高压的易燃气体时，可以将检测结果发送给控制单元230，控制单元230控制第一排气组件250和第二排气组件260工作，实现将电池模组220产生的高温高压的易燃气体排出电池装置200，避免电池装置200内部温度过高、压强过大或易燃气体浓度过高，出现爆炸的危险。
示例性地，如果检测单元为温度传感器，其可以布置在电池模组220中，也可以布置在控制单元230，用于检测电池装置200内部的温度，并将检测结果发送给控制单元230，控制单元230接收到检测结果后，如果检测到温度不大于设定温度时，将检测结果丢弃，并不执行其它操作；如果检测到温度大于设定温度时，启动第一排气组件250和第二排气组件260工作。
如果检测单元为气体传感器，一般布置在保护外壳210内部，用于检测保护外壳210内部的气压，并将检测结果发送给控制单元230，控制单元230接收到检测结果后，如果检测到压强不大于设定压强时，将检测结果丢弃，并不执行其它操作；如果检测到压强大于设定压强时，启动第一排气组件250和第二排气组件260工作。
本申请中，实现上述操作过程，一般是由BMS中微处理器(microprocessor，MCU)、片上系统(system-on-a-chip，SoC)等控制单元执行，实现过程如图8所示，具体为：
步骤S801，接收检测单元的检测数据。其中，检测单元可以为温度传感器、气体传感器中的至少一个，则检测结果为温度数据、气体压强数据、气体成分数据中的至少一个。
步骤S802，判断检测结果是否大于设定阈值，或是否包括有设定的气体；如果不大于设定阈值，或不包括设定的气体，执行步骤S804，如果大于设定阈值，或包括有设定的气体，执行步骤S803。
步骤S803，控制控制至少一个第一排气组件250处于第一状态和至少一个第二排气组件260处于第二状态，或至少一个第一排气组件250处于第二状态和至少一个第二排气组件260处于第一状态。其中，第一状态为将保护外壳210外部气体吸入保护外壳210内部，第二状态为将保护外壳210内部气体排出保护外壳210外部。
步骤S804，控制第一排气组件250和第二排气组件260不工作。
结合图9所示，如果控制单元接收到的检测结果表明温度传感器检测到保护外壳210内部温度过高、和/或气体传感器检测到保护外壳210内部的气压较大、和/或气体传感器检测到保护外壳210内部的包括有设定的气体，如一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等易燃气体，控制第一排气组件250向保护外壳210内部吸入气体，第一排气组件250向保护外壳210外部排出气体。其中，第一排气组件250吸入的气体流入第二区域320中，并在各个电池模组220处形成对流，然后与电池模组220排出的高温高压的易燃气体一并流入到第一区域310中，经过第一排气组件250排出保护外壳210外部，实现将电池模组220排出的高温高压的易燃气体排出电池装置200内部，同时还降低了电池装置200内部的温度，提高了电池装置200的安全性。
结合图10所示，如果控制单元接收到的检测结果表明温度传感器检测到保护外壳210内部温度过高、和/或气体传感器检测到保护外壳210内部的气压较大、和/或气体传感器检测到保护外壳210内部的包括有设定的气体，控制第二排气组件260向保护外壳210内部吸入气体，第一排气组件250向保护外壳210外部排出气体。其中，第二排气组件260吸入的气体流入第一区域310中，并在第一区域310内部形成对流，带走第一区域310内热量，然后流入到第二区域320中，然后与电池模组220排出的高温高压的易燃气体一并通过第一排气组件250排出保护外壳210外部，实现将电池模组220排出的高温高压的易燃气体排出电池装置200内部，同时还降低了电池装置200内部的温度，提高了电池装置200的安全性。
需要说明的是，以第一排气组件250吸入气体和第二排气组件260排出气体为例，由于第二排气组件260排出的气体中，不仅包括有第一排气组件250吸入的气体，还包括有电池模组220排出的高温高压的易燃气体，所以控制单元控制第二排气组件260的功率要比第一排气组件250的功率大，使得第二排气组件260的排风量大于第一排气组件250的排风量，才能保证第二排气组件260及时排出高温高压的易燃气体。
本申请实施例中，通过在保护外壳210内部设置一个隔离挡板240，将保护外壳210内部隔离成两个互通的区域，在保护外壳上并连通两个区域和保护外壳外部上设置排气组件，通过控制一个排气组件吸入气体，一个排气组件排出气体，在两个区域内形成气流，实现将电池模组排出的高温高压的气体，同时带走保护外壳内部的热量，降低电池模组爆炸的危险。
如果控制单元230为BMS，其内部一般有变压器、变频器等发热部件，且电池模组220产生高温高压的易燃气体后，也会升高BMS的温度，为了更好地带走BMS上的热量，可以将BMS设计成如图3中所示的结构，也即在BMS的靠近保护外壳210内部的表面上，设置一个散热通道330，其一端的出气口连通在第一区域310中，另一端的出气口连通在第二区域320中。可选地，散热通道330的部分结构可以为BMS的外壳。
示例性地，结合图9所示，以第一排气组件250吸入气体和第二排气组件260排出气体为例，当第一排气组件250吸入气体后，与第二区域320中的电池模组220排出的高温高压的易燃气体，一并通过散热通道330进入第一区域310中，再通过第二排气组件260排出保护外壳210外部；结合图10所示，以第二排气组件260吸入气体和第一排气组件250排出气体为例，当第二排气组件260吸入气体后，通过散热通道330进入第二区域320中，再与第二区域320中的电池模组220排出的高温高压的易燃气体一并通过第一排气组件250排出保护外壳210外部。
本申请实施例中，通过在BMS的靠近保护外壳210内部的表面上，设置一个散热通道330，当两个排气组件在保护外壳内部形成气流，向保护外壳210外部排放高温高压的易燃气体的过程中，也可以带走BMS上产生的热量，避免BMS上温度过高，导致内部元器件烧坏。
再次结合图3所示，可以在散热通道330中设置至少一个第一排气风扇270，用于提高散热通道330中气流的流动速度。其中，第一排气风扇270可以与控制单元230电连接，然后由控制单元230控制其是否工作。
示例性地，如图11所示，以控制单元230控制第一排气组件250吸入气体和第二排气组件260排出气体为例，控制单元230控制第一排气风扇270顺时针转动(或逆时针转动)，让第一排气风扇270产生的气流，与第一排气组件250和第二排气组件260在保护外壳210内部产生的气流相同，实现让第一排气风扇270加强散热通道330中气体流动速度，从而提高电池装置200向外界排放高温高压的易燃气体的速度。可选地，此时控制单元230可以控制第一排气组件250不工作，让第二排气组件260直接排出高温高压的易燃气体，可以提高排出高温高压的易燃气体的速度。
如图12所示，以控制单元230控制第一排气组件250排出气体和第二排气组件260吸入气体为例，控制单元230控制第一排气风扇270逆时针转动(或顺时针转动)，让第一排气风扇270产生的气流，与第一排气组件250和第二排气组件260在保护外壳210内部产生的气流相同，实现让第一排气风扇270加强散热通道330中气体流动速度，从而提高电池装置200向外界排放高温高压的易燃气体的速度。可选地，此时控制单元230可以控制第二排气组件260不工作，让第一排气风扇270和第一排气组件250可以快速的排出高温高压的易燃气体。
本申请实施例中，通过在散热通道330中增加至少一个第一排气风扇270，增强第一排气组件250和第二排气组件260在保护外壳210内部产生的气流，从而实现提高电池装置200向外界排放高温高压的易燃气体的速度。
在每个电池模组220的排气口处可以设置一个第二排气风扇280，用于加快电池模组220向保护外壳中排放高温高压的易燃气体，以及将第二区域320中的高温高压的易燃气体迅速扩散到整个第二区域320内部，降低局部可燃气体浓度，增强内外部换热效率。由于电池模组排出的高温高压的易燃气体一般有一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等易燃气体，如果电池模组220向外排放高温高压的易燃气体后，该气体会在局部区域汇聚，会导致该区域内的易燃气体的浓度比较高，容易发生爆炸，所以需要在每个电池模组220的排气口处设置第二排气风扇280，将排出的高温高压的易燃气体吹入到第二区域320中，并扩散到整个第二区域320内部，以降低局部区域的可燃气体浓度。
示例性地，如图13所示，以控制单元230控制第一排气组件250排出气体和第二排气组件260吸入气体为例，第二排气组件260吸入的气体通过散热通道330进入第二区域320中，然后与各个第二排气风扇280排出的高温高压的易燃气体一并流入第一排气组件250中，通过第一排气组件250排出到保护外壳210外部；如图14所示，以控制单元230控制第一排气组件250吸入气体和第二排气组件260排出气体为例，第一排气组件250吸入的气体与各个第二排气风扇280排出的高温高压的易燃气体一并流入散热通道330中，再进入到第一区域310中，最终通过第二排气组件260排出到保护外壳210外部。
可选地，第二排气风扇280可以与电池模组220电连接，在电池模组220的排气阀向外排放高温高压的易燃气体时，直接触发第二排气风扇280工作；第二排气风扇280也可以与控制单元230电连接，在控制单元230检测到电池模组230向外排放高温高压的易燃气体时，控制第二排气风扇280工作，以及其它方式，本申请在此不作限定。
电池模组220的结构如果是导通的，也即第一区域320的气体可以通过电池模组220进入第二区域320中，保护外壳210内部可以形成气流循环，从而进一步提高散热效果。结合图13所示，以控制单元230控制第一排气组件250排出气体和第二排气组件260吸入气体为例，第二排气组件260吸入的气体后，一部分气体通过散热通道330进入第二区域320中，另一部分气体通过第一区域310进入各个电池模组220中，第二排气风扇280在排出电池模组220中的高温高压的易燃气体过程中，将进入电池模组220中的气体一并排入到第二区域320中，第一排气组件250将所有的气体都排出保护外壳210外部。该方案中，通过让部分气体通过电池模组220流入到第二区域320中，可以带走电池模组220中的热量，大大降低电池模组220的温度。
本申请实施例中，通过在各个电池模组220的排气口出设置一个第二排气风扇280，不仅可以加快电池模组220向保护外壳210内部排放高温高压的易燃气体的速度，还可以将第二区域320中的高温高压的易燃气体迅速扩散到整个第二区域320内部，降低局部可燃气体浓度，增强内外部换热效率。如果电池模组220为导通结构，通过让部分气体通过电池模组220流入到第二区域320中，可以带走电池模组220中的热量，大大降低电池模组220的温度。
在隔离挡板240上可以布置至少一个第三排气风扇290，用于让第一区域310中的气体流入到第二区域320中，或让第二区域320中的气体流入到第一区域310中。示例性地，结合图15所示，以控制单元230控制第一排气组件250排出气体和第二排气组件260吸入气体为例，则控制单元230控制第三排气风扇290将第一区域310的气体排入到第二区域320中。当第二排气组件260吸入气体后，一部分通过散热通道330进入第二区域320中，另一部分通过第三排气风扇290进入第二区域320中，最后第一排气组件250将电池模组排出的高温高压的易燃气体、通过散热通道330和第三排气风扇290的气体一并排放到保护外壳210外部。在方案中，通过在隔离挡板240上设置至少一个第三排气风扇290，可以将第一区域310中的热量带入到第二区域320中，并通过第一排气组件250带出保护外壳210外部，提高降低电池模组220温度的效率。
结合图16所示，以控制单元230控制第一排气组件250吸入气体和第二排气组件260排出气体为例，则控制单元230控制第三排气风扇290将第二区域320的气体排入到第一区域310中。当第一排气组件250吸入气体后，与各个电池模组220排出的高温高压的易燃气体汇聚，直接降低该气体的温度和降低该气体中易燃气体的浓度，然后一部分通过散热通道330进入第一区域310中，另一部分通过第三排气风扇290排入到第一区域310中，最后通过第二排气组件260排出保护外壳210外部。该方案中，通过在隔离挡板240上设置至少一个第三排气风扇290，可以将第二区域320的气体排出到第一区域内，可以进一步带走第一区域310中的热量，提高降低电池模组220温度的效率。
本申请实施例中，通过在隔离挡板240上布置至少一个第三排气风扇290，让第一区域310中的气体流入到第二区域320中，或让第二区域320中的气体流入到第一区域310中，实现将第一区域310中的电池模组220产生的热量带出保护外壳210外部，可以进一步降低电池模组220的温度。
本申请实施例提供一种储能设备，该储能设备包括至少一个如图3-图16和上述对应保护方案中记载的电池装置，该电池装置可以与至少一个用电设备电连接，用于提供电能；还可以与供电设备电连接，用于储能。由于该储能设备包括有该电池装置，因此该储能设备具有该电池装置的所有或至少部分优点。其中，储能设备可以为电动汽车、室外机柜、基站、太阳能发电系统等等。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例中技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种电池装置，其特征在于，包括：
保护外壳(210)，
至少一个电池模组(220)，设置在所述保护外壳中；
至少一个第一排气组件(250)，设置在所述保护外壳上；
至少一个第二排气组件(260)，设置在所述保护外壳上；
控制单元(230)，用于控制所述至少一个第一排气组件处于第一状态和所述至少一个第二排气组件处于第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态；其中，所述第一状态为将所述保护外壳外部气体吸入保护外壳内部，所述第二状态为将所述保护外壳内部气体排出保护外壳外部，以将所述至少一个电池模组产生的高温高压的气体排出所述电池装置，并带走所述保护外壳内部的热量。
2.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，还包括：隔离挡板(240)，固定在所述保护外壳内部，将所述保护外壳分割成第一区域(310)和第二区域(320)，且所述第一区域与所述第二区域相互连通；
其中，所述至少一个第一排气组件与所述第二区域连通，所述至少一个第二排气组件与所述第一区域连通。
3.根据权利要求2所述的电池装置，其特征在于，每个电池模块分别穿过并固定在所述隔离挡板上，且所述每个电池模块的一部分处在所述第一区域内，所述每个电池模块的另一部分处在所述第二区域内。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的电池装置，其特征在于，还包括：
至少一个温度传感器，设置在所述保护外壳内部和/或所述至少一个电池模组内部，用于检测所述保护外壳内部的温度和电池模组内部的温度；
所述控制单元，具体用于接收所述至少一个温度传感器检测温度值，并判断所述温度值是否大于设定阈值；以及
当所述温度值大于设定阈值时，控制所述至少一个第一排气组件处于所述第一状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的电池装置，其特征在于，还包括：
至少一个气体传感器，设置在所述保护外壳内部，用于检测所述保护外壳内部的气体成分；
所述控制单元，具体用于接收所述至少一个气体传感器发送的检测结果，并判断所述检测结果是否有设定的气体；以及
当所述检测结果中包括设定的气体时，控制所述至少一个第一排气组件处于所述第一状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的电池装置，其特征在于，所述至少一个第一排气组件不处在所述第一状态和所述第二状态时，所述第二区域与所述保护外壳外部隔绝；
所述至少一个第二排气组件不处在所述第一状态和所述第二状态时，所述第一区域与所述保护外壳外部隔绝。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的电池装置，其特征在于，所述至少一个第一排气组件和所述至少一个第一排气组件分别设置在所述保护外壳的不同侧面的表面上。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的电池装置，其特征在于，还包括：
散热通道(330)，其一个端口与所述第一区域连通，其另一个端口与所述第二区域连通，用于让所述第一区域中气体流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体流入所述第一区域中。
9.根据权利要求8所述的电池装置，其特征在于，所述散热通道设置在所述控制单元上，且所述散热通道的部分是由所述控制单元的外壳构成。
10.根据权利要求8或9所述的电池装置，其特征在于，还包括：
至少一个第一排气风扇(270)，设置在所述散热通道中，用于让所述第一区域中气体流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体流入所述第一区域中。
11.根据权利要求1-10任意一项所述的电池装置，其特征在于，还包括：
至少一个第二排气风扇(280)，分别设置在所述至少一个电池模组的排气口处，用于让所述第一区域中气体通过所述电池模组内部流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体通过所述电池模组内部流入所述第一区域中。
12.根据权利要求1-11任意一项所述的电池装置，其特征在于，所述至少一个电池模组的排气口处在所述第二区域中。
13.根据权利要求1-12任意一项所述的电池装置，其特征在于，还包括：
至少一个第三排气风扇(290)，设置在所述隔离挡板上，用于让所述第一区域中气体流入所述第二区域中，或让所述第二区域中的气体流入所述第一区域中。
14.一种控制电池装置排出气体的方法，其特征在于，包括：
接收检测单元的检测数据，所述检测数据为温度值和/或气体成分；
当所述检测数据大于设定阈值和/或包括设定的气体时，控制至少一个第一排气组件处于第一状态和至少一个第二排气组件处于第二状态，或控制所述至少一个第一排气组件处于所述第二状态和所述至少一个第二排气组件处于所述第一状态，所述第一状态为将所述保护外壳外部气体吸入保护外壳内部，所述第二状态为将所述保护外壳内部气体排出保护外壳外部；其中，所述至少一个第一排气组件和所述至少一个第二排气组件分别设置在所述保护外壳上，至少一个电池模组嵌入在所述隔离挡板上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，当所述保护外壳内部设置有隔离挡板，所述隔离挡板将所述保护外壳内部分割成第一区域和第二区域，且所述第一区域与所述第二区域相互连通，所述至少一个第一排气组件与所述第二区域连通，所述至少一个第二排气组件与所述第一区域连通，所述方法还包括：
控制所述至少一个第一排气组件将所述保护外壳外部的气体依次排入所述第二区域和所述第一区域后，再从所述至少一个第二排气组件排出所述保护外壳外部；或控制所述至少一个第二排气组件将所述保护外壳外部的气体依次排入所述第一区域和所述第二区域后，再从所述至少一个第一排气组件排出所述保护外壳外部。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，当所述保护外壳内设置有散热通道，且在所述散热通道中设置有至少一个第一排气风扇，所述方法还包括：
控制所述至少一个第一排气风扇将所述第一区域中气体排入所述第二区域中，或将所述第二区域中的气体排入所述第一区域中。
17.根据权利要求14-16任意一项所述的方法，其特征在于，当所述至少一个电池模组的排气口处设置有第二排气风扇，所述方法还包括：
控制至少一个所述第二排气风扇将所述第一区域中气体通过所述电池模组内部排入所述第二区域中，或将所述第二区域中的气体通过所述电池模组内部排入所述第一区域中。
18.根据权利要求14-17任意一项所述的方法，其特征在于，当所述第一区域内设置有至少一个第三排气风扇，所述方法还包括：
控制所述至少一个第三排气风扇将所述第一区域中气体排入所述第二区域中，或将所述第二区域中的气体排入所述第一区域中。
19.一种储能设备，其特征在于，包括：
转换器，用于将交流电转换成直流电，和/或将第一功率的电信号转换成第二功率的电信号；
如权利要求1-13所示的电池装置，用于与所述转换器电连接，接收电能或输出电能。
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