CN115023874A - 电池组和电力存储装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的一种电池组包括：形成外观的组外壳；多个电池模块，所述多个电池模块包括至少一个电池单体；至少一个绝热构件，所述至少一个绝热构件被设置在所述多个电池模块之间；和能量消耗单元，该能量消耗单元与所述绝热构件间隔开，并且被连接到任一个电池模块，在至少一个电池模块发生热失控时，所述能量消耗单元使得任一个电池模块发生外部短路。

Description

电池组和电力存储装置
技术领域
本公开涉及一种电池组和一种包括所述电池组的能量存储系统。
本申请要求在2020年3月27日在韩国提交的韩国专利申请10-2020-0037746号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
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优良电气性质的二次电池通常不仅用在便携式装置中，而且还用在由电源驱动的电动车辆(EV)或者混合动力电动车辆(HEV)中。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的原因在于，能够大大减少化石燃料的使用，并且在能量消耗期间不产生任何副产品。
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大约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，根据电池组所需的充电/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，电池组中所包括的电池单体的数目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。
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。这里，根据各种电压和容量要求，能量存储系统可以被构造成包括至少一个电池组或者电池架，所述至少一个电池组或者电池架包括至少一个电池模块。
在传统电池组的情形中，如果在电池组的电池模块的内部开始出现火灾，则难以快速地扑灭火灾。如果在电池模块的内部火灾未被快速地扑灭或者未延迟火灾蔓延的时间，则火灾可能更快地转移到相邻的电池模块。
相应地，当发生火灾情况时，要求更快速且更早地抑制火灾，特别地，要求一种通过在发生火灾之前预先检测危险来防止事故的措施。为此，在电池组内部的电池模块的单元中，需要抑制火灾并且防止火灾蔓延。
因此，需要找到一种途径来提供如下电池组和包括该电池组的能量存储系统：当在电池单体处发生异常情况时，该电池组可以更快速地抑制由热失控引起的热量传播或者热传播。
发明内容
技术问题
本公开被设计为解决相关技术的问题，因此本公开旨在提供这样一种电池组和包括该电池组的能量存储系统：当在电池单体处发生异常情况时，该电池组可以更快速地抑制由热失控引起的热量传播或者热传播。
技术方案
在本公开的一个方面，提供一种电池组，该电池组包括：电池组外壳，该电池组外壳被构造成形成所述电池组的外观；多个电池模块，所述多个电池模块被设置在所述电池组外壳的内部，并且被构造成包括至少一个电池单体；至少一个绝热构件，所述至少一个绝热构件被设置在所述多个电池模块之间；和能量消耗单元，该能量消耗单元与所述至少一个绝热构件间隔开，并且被连接到所述多个电池模块中的任一个电池模块，该能量消耗单元被构造成：当在所述多个电池模块中的至少一个电池模块中发生热失控时，所述能量消耗单元在外部使得所述任一个电池模块发生短路。
所述能量消耗单元可以包括：继电器单元，该继电器单元被连接到所述任一个电池模块的电池单体，并且被构造成执行接通/关断操作；和电阻器单元，该电阻器单元被连接到所述继电器单元，并且被设置在所述电池组外壳的外部。
所述能量消耗单元可以包括消耗外壳，该消耗外壳被设置在电池组外壳的外部，并且该消耗外壳被构造成容纳所述继电器单元和电阻器单元。
当在所述多个电池模块中的至少一个电池模块中发生热失控时，所述继电器单元可以被接通，并且所述任一个电池模块的至少一个电池单体的存储能量可以通过所述电阻器单元被转换成热能。
所述电阻器单元可以被连接到位于所述能量消耗单元之外的冷却装置，并且由从所述冷却装置供应的冷却剂所填充。
所述电阻器单元可以包括：供应管道，所述供应管道被构造成从所述冷却装置接收冷却剂；和排放管道，该排放管道与所述供应管道间隔开，并且被构造成将所述冷却剂排放到所述冷却装置。
所述电阻器单元中可以填充有绝缘油。
所述多个电池模块可以包括至少三个电池模块，使得每一个电池模块包括多个电池单体，并且所述至少三个电池模块可以沿着所述多个电池单体的堆叠方向彼此堆叠。
所述能量消耗单元可以被连接到所述至少三个电池模块中的被置放在中央处的电池模块。
在本公开的另一方面，还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所述的电池组。
有利效果
根据如上所述的各种实施例，能够提供这样一种电池组和包括该电池组的能量存储系统：当在电池单体处发生异常情况时，该电池组可以更快速地抑制由热失控引起的热量传播或者热传播。
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实施例所述电池组的视图。
图2是用于示出图1所示绝热构件的视图。
图3是用于示出图2所示绝热构件的另一实施例的视图。
图4是用于示出图1所示能量消耗单元的视图。
图5和图6是用于示出当在图1所示电池组的电池模块的电池单体处发生异常情况时的能量消耗单元的运行的视图。
图7是用于示出根据本公开另一实施例所述电池组的视图。
图8是用于示出图7所示能量消耗单元的视图。
具体实施方式
通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开将变得更显而易见。应当理解，本文中公开的实施例仅是说明性的，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实施例所述的电池组的视图。
参考图1，用作能源的电池组1可以被提供至能量存储系统、车辆或者其他装置或仪器。至少一个电池组1或者多个电池组1可以被设置在所述能量存储系统或者车辆中。在下文中，在该实施例中，将描述至少一个电池组1或者多个电池组1被包括在能量存储系统中的情形。
所述电池组1可以包括：电池组外壳10；电池模块30、40、50；绝热构件70；以及能量消耗单元100。
所述电池组外壳10可以形成所述电池组1的外观。所述电池组外壳10可以容纳所述电池模块30、40、50以及稍后解释的绝热构件70。为此，所述电池组外壳10可以具有能够容纳所述电池模块30、40、50和绝热构件70的容纳空间。
所述电池模块30、40、50被设置在所述电池组外壳10中，并且可以包括至少一个电池单体35、45、55，所述至少一个电池单体35、45、55使用二次电池来提供。所述电池模块30、40、50可以被设置成多个。
所述多个电池模块30、40、50可以包括至少三个电池模块，并且每个电池模块可以包括多个电池单体35、45、55。所述多个电池模块30、40、50可以沿着多个电池单体35、45、55的堆叠方向彼此堆叠。
所述多个电池模块30、40、50可以包括第一电池模块30、第二电池模块40和第三电池模块50。
所述第一电池模块30可以被设置在所述电池组外壳10内部的一侧处。在该实施例中，在所述电池组外壳10中，所述第一电池模块30可以被设置在所述电池组外壳10内部的左侧处。
所述第一电池模块30可以包括多个电池单体35。
所述多个电池单体35是二次电池，并且可以被设置成袋型二次电池、矩形二次电池和圆柱形二次电池中的至少一种。在下文中，在该实施例中，将描述多个电池单体35是袋型二次电池的情形。
所述第二电池模块40被设置在所述电池组外壳10的内部，并且可以被置放在所述第一电池模块30和稍后解释的第三电池模块50之间。所述第二电池模块40可以被连接到稍后解释的能量消耗单元100。
所述第二电池模块40可以包括多个电池单体45。
所述多个电池单体45是二次电池，并且可以被设置成袋型二次电池、矩形二次电池和圆柱形二次电池中的至少一种。在下文中，在该实施例中，将描述多个电池单体45是袋型二次电池的情形。
所述多个电池单体45可以被连接到稍后解释的能量消耗单元100。稍后将更详细地描述被连接到所述多个电池单体45的能量消耗单元100。
所述第三电池模块50可以被设置在所述电池组外壳10内部的一侧处。在该实施例中，在所述电池组外壳10中，所述第三电池模块50可以被设置在所述电池组外壳10内部的右侧处。在所述第二电池模块40被置于所述第三电池模块50和第一电池模块30之间的情况下，所述第三电池模块50可以被置放成与所述第一电池模块30相反。
所述第三电池模块50可以包括多个电池单体55。
所述多个电池单体55是二次电池，并且可以被设置成袋型二次电池、矩形二次电池和圆柱形二次电池中的至少一种。在下文中，在该实施例中，将描述多个电池单体55是袋型二次电池的情形。
所述绝热构件70可以被设置在多个电池模块30、40、50之间。
在下文中，将更详细地解释根据该实施例所述的绝热构件70。
图2是用于示出图1所示的绝热构件的视图，图3是用于示出图2所示绝热构件的另一个实施例的视图。
参考图2，所述绝热构件70可以被设置成多个，从而被分别设置在多个电池模块30、40、50之间。
当在多个电池模块30、40、50中的至少一个电池模块中由于异常情况而发生高温时，多个绝热构件70可以延迟到热量传播到相邻的电池模块。
为此，所述多个绝热构件70可以由低导热率的材料制成。参考图3，每个绝热构件80可以被设置成多个绝热层的组件。
多个绝热构件70、80可以被设置成单个构件或者多个夹层结构，其能够尽可能地延迟热量传播到相邻电池模块30、40、50。
所述能量消耗单元100可以与至少一个绝热构件70间隔开，所述能量消耗单元100可以被连接到所述多个电池模块30、40、50中的任一个电池模块40，并且当在至少一个电池模块30、40、50中发生热失控时，所述能量消耗单元100可以在外部使得多个电池模块30、40、50中的所述任一个电池模块40发生短路。
所述能量消耗单元100可以被连接到至少三个电池模块30、40、50中的、被置放在中央处的电池模块40。即，所述能量消耗单元100可以被连接到所述第一电池模块到第三电池模块30、40、50中的第二电池模块40。
在下文中，将更详细地描述根据该实施例所述的能量消耗单元100。
图4是用于示出图1所示能量消耗单元的视图。
参考图4，当发生异常情况时，所述能量消耗单元100可以在外部使得特定的电池模块40发生短路，从而当在多个电池模块30、40、50的电池单体35、45、55处由于异常情况而发生高温时，更快速地防止由热失控和由此导致的热量传播或者热传播引起的爆炸等风险。
具体地，当随着多个电池模块30、40、50中的任一个电池模块30、40、50的异常情况而发生热失控情况时，所述能量消耗单元100可以在外部使得特定的电池模块40发生短路，从而有效地防止热量传播到与发生热失控的电池模块30、40、50相邻的电池模块30、40、50。
在下文中，将更详细地描述根据该实施例所述的能量消耗单元100。
所述能量消耗单元100可以包括消耗外壳110、继电器单元130和电阻器单元150。
所述消耗外壳110被设置在所述电池组外壳10的外部，并且可以容纳所述继电器单元130和电阻器单元150。为此，所述消耗外壳110可以具有用于容纳所述继电器单元130和电阻器单元150的容纳空间。同时，所述消耗外壳110可以被设置成被可拆卸地附接到所述电池组外壳10。
所述继电器单元130可以被设置在所述消耗外壳110的内部，并且可以被连接到所述任一个电池模块、即所述第二电池模块40的电池单体45，以使得能够进行接通/关断操作。可以使用电子或者机械结构来提供所述继电器单元130的接通-关断操作，并且所述继电器单元130可以与控制单元等相关联地运行，或者在预定或更高的温度下运行。
所述电阻器单元150被连接到所述继电器单元130，并且可以被设置在所述电池组外壳10的外部。具体地，类似于所述继电器单元130，所述电阻器单元150可以被设置在所述消耗外壳110的内部。
所述电阻器单元150可以包括电阻器材料，该电阻器材料被连接到所述继电器单元130以及所述第二电池模块40的电池单体45。相应地，当在多个电池模块30、40、50中的至少一个电池模块中发生热失控时，所述继电器单元130被接通，并且所述任一个电池模块40的至少一个电池单体45的存储能量可以通过所述电阻器单元150的电阻器材料被转换成热能。
所述电阻器单元150可以被连接到冷却装置200，该冷却装置200用于冷却所述电阻器材料。具体地，所述电阻器单元150被连接到所述能量消耗单元100之外的冷却装置200，并且所述电阻器单元150的内部可以由从所述冷却装置200供应的冷却剂C所填充。这里，所述冷却剂C可以由绝缘材料制成。
所述电阻器单元150可以包括单元本体152、供应管道154和排放管道156。
所述单元本体152包括所述电阻器材料，并且所述冷却剂C可以被填充在所述单元本体152中。所述单元本体152被设置在所述消耗外壳110的内部，并且可以被置放成以预定距离与所述继电器单元130间隔开。
所述供应管道154用于从所述冷却装置200接收冷却剂C，并且可以被设置在所述单元本体152的一侧处，并且被连接到所述冷却装置200，以与所述冷却装置200连通。所述供应管道154可以从所述冷却装置200接收冷却剂C，并且将所述冷却剂C引导到所述单元本体152中。
所述排放管道156用于将所述冷却剂C排放到所述冷却装置200，并且可以被置放在所述单元本体152的一侧处，从而以预定距离与所述供应管道154间隔开，并且被连接到所述冷却装置200，以与所述冷却装置200连通。所述排放管道156可以引导所述单元本体152内部的冷却剂C被排放到所述冷却装置200。
在下文中，将更详细地描述当由于过热等而使得在根据该实施例所述的电池组1的电池单体35、45、55中发生诸如热失控的异常情况时、通过能量消耗单元100的热失控防止机制。
图5和图6是用于示出当在图1所示电池组的电池模块的电池单体处发生异常情况时的能量消耗单元的运行的视图。
参考图5，在所述电池组1中，由于在多个电池模块30、40、50中的未被连接到所述能量消耗单元100的电池模块30、50处的异常情况，可能发生过热或者热失控情况。例如，由于第一电池模块到第三电池模块30、40、50中的第一电池模块30的电池单体35中的异常情况，可能发生过热或者热失控情况。
在此情形中，所述绝热构件70可以优先地阻挡热量传递到相邻电池模块40。另外，当发生异常情况时，所述能量消耗单元100可以在预定或更高的温度下或者通过控制单元来关闭所述继电器单元130的开关。
相应地，可以通过所述能量消耗单元100在外部使得被连接到所述能量消耗单元100的电池模块40、即第二电池模块40的电池单体45发生短路。具体地，所述第二电池模块40的电池单体45的存储能量可以通过所述能量消耗单元100的电阻器单元150被转换成热能。
这里，所述第二电池模块40的电池单体40的能量可以被大致减少到小于30％SOC(充电状态)。而且，随着被连接到所述能量消耗单元100的第二电池模块40的SOC的降低，可以更有效地防止所述电池模块30、40、50之间的热传播。
参考图6，在所述电池组1中，如果由于被连接到所述能量消耗单元100的电池模块40中的异常情况而发生过热或者热失控情况，则当发生异常情况时，所述能量消耗单元100可以在预定或更高的温度下或者通过控制单元来关闭所述继电器单元130的开关。
类似地，可以通过所述能量消耗单元100在外部使得所述第二电池模块40的电池单体45发生短路。具体地，所述第二电池模块40的电池单体45的存储能量可以通过所述能量消耗单元100的电阻器单元150被转换成热能。
相应地，通过快速地降低可能从所述第二电池模块40转移到第一电池模块30或者第三电池模块50的热能的水平，从而能够有效地防止热量传播到相邻的电池模块30、50。此时，还能够甚至通过所述绝热构件70来延迟热传递。
同时，当所述能量消耗单元100运行时，所述电阻器单元150的供应管道154和排放管道156可以引导冷却剂C从所述冷却装置200被供应到所述单元本体152，并且从所述单元本体152排出，由此允许所述冷却剂C顺畅地在所述单元本体152的内部循环。相应地，所述电阻器单元150可以在维持更好的安全性的同时有效地将所述电池单体45的存储能量转换成热能。
图7是用于示出根据本公开另一实施例所述的电池组的视图，图8是用于示出图7所示能量消耗单元的视图。
因为根据该实施例所述的电池组2类似于先前实施例所述的电池组1，所以将不再描述与先前实施例大致相同或者类似的特征，而将详细描述与先前实施例不同的特征。
参考图7和图8，电池组2可以包括：电池组外壳10；电池模块30、40、50；绝热构件70以及能量消耗单元300。
所述电池组外壳10、电池模块30、40、50和绝热构件70与先前实施例大致相同或者类似，因此将不再详细描述。
所述能量消耗单元300可以包括消耗外壳310、继电器单元330和电阻器单元350。
所述消耗外壳310和继电器单元330与先前实施例的消耗外壳110和继电器单元130大致相同或者类似，因此将不再详细地描述。
所述电阻器单元350包括电阻器材料，并且所述电阻器单元350中可以填充有绝缘油355。所述绝缘油355可以冷却所述电阻器单元350内部的电阻器材料。
在根据该实施例所述的电池组2中，因为所述绝缘油355被填充在所述能量消耗单元300的电阻器单元350中，所以所述电阻器单元350可以被更方便地冷却，而无需另外地连接单独的冷却装置200。
根据如上所述的各种实施例，能够提供一种电池组1、2和一种包括所述电池组1、2的能量存储系统，当在多个电池模块30、40、50的电池单体35、45、55处发生异常情况时，所述电池组1、2可以更快速地抑制由热失控引起的热量传播或者热传播。
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做出各种改变和修改，并且这些修改不应与本公开的技术思想和观点分开地理解。

Claims (10)

1.一种电池组，包括：
电池组外壳，所述电池组外壳被构造成形成所述电池组的外观；
多个电池模块，所述多个电池模块被设置在所述电池组外壳的内部，并且被构造成包括至少一个电池单体；
至少一个绝热构件，所述至少一个绝热构件被设置在所述多个电池模块之间；和
能量消耗单元，所述能量消耗单元与所述至少一个绝热构件间隔开，并且被连接到所述多个电池模块中的任一个电池模块，所述能量消耗单元被构造成：当在所述多个电池模块中的至少一个电池模块中发生热失控时，所述能量消耗单元在外部使得所述任一个电池模块发生短路。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述能量消耗单元包括：
继电器单元，所述继电器单元被连接到所述任一个电池模块的电池单体，并且被构造成执行接通/关断操作；和
电阻器单元，所述电阻器单元被连接到所述继电器单元，并且被设置在所述电池组外壳的外部。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述能量消耗单元包括消耗外壳，所述消耗外壳被设置在所述电池组外壳的外部，并且所述消耗外壳被构造成容纳所述继电器单元和所述电阻器单元。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中，当在所述多个电池模块中的至少一个电池模块中发生热失控时，所述继电器单元被接通，并且所述任一个电池模块的至少一个电池单体的存储能量通过所述电阻器单元被转换成热能。
5.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述电阻器单元被连接到位于所述能量消耗单元的外部的冷却装置，并且被从所述冷却装置供应的冷却剂所填充。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述电阻器单元包括：
供应管道，所述供应管道被构造成从所述冷却装置接收所述冷却剂；和
排放管道，所述排放管道与所述供应管道间隔开，并且被构造成将所述冷却剂排放到所述冷却装置。
7.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述电阻器单元中填充有绝缘油。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述多个电池模块包括至少三个电池模块，使得每个电池模块包括多个电池单体，并且
所述至少三个电池模块沿着所述多个电池单体的堆叠方向被彼此堆叠。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述能量消耗单元被连接到所述至少三个电池模块中的被置放在中央处的电池模块。
10.一种能量存储系统，包括：
至少一个根据权利要求1所述的电池组。
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