CN116195116A - 电池架、能量存储装置和电力产生系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明的电池架包括：多个电池模块，所述多个电池模块被布置成多层；架外壳，所述架外壳被构造成容纳所述多个电池模块；以及灭火剂供应构件，所述灭火剂供应构件设置有供应管和多个阀，所述供应管被构造成输送灭火剂并且沿着所述多个电池模块延伸，所述多个阀均具有连接到所述供应管的一个端部以及被构造成从所述供应管连接到所述多个电池模块中的每个电池模块的另一个端部。

Description

电池架、能量存储装置和电力产生系统

技术领域

本公开涉及电池架、能量存储系统和电力产生系统，更特别地，本公开涉及一种容易安装和组装的电池架、一种能量存储系统和一种电力产生系统。

本申请要求2020年10月5日在韩国提交的韩国专利申请10-2020-0128285号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。

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、锂二次电池等。在这些二次电池中，因为锂二次电池与镍类二次电池相比几乎没有记忆效应，所以锂二次电池因其充放电自由、自放电率极低、能量密度高的优点而备受关注。

这种锂二次电池主要使用锂类氧化物和碳材料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，该电极组件中布置有其上分别涂覆正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，并且隔膜被置于其间；以及护套材料，即，电池外壳，该护套材料将所述组件与电解质溶液一起密封和容纳。

近来，二次电池不仅广泛用于小型设备(诸如便携式电子设备)，而且用于中大型设备(诸如车辆和能量存储系统(ESS))。当在这种中大型设备中使用二次电池时，大量的二次电池被电连接，以便提高容量和输出功率。特别地，袋型二次电池由于诸如容易层压的优点而被广泛用于这种中大型设备。

同时，随着近来对于大容量结构、包括将其用作能量存储源的需要的增加，对电池架的需求正在增加，该电池架包括串联和/或并联电连接的多个二次电池单体、在其中容纳所述多个二次电池单体的电池模块以及电池管理系统(BMS)。

此外，这种电池架通常包括由金属材料制成的电池架外壳，以保护或存储多个电池模块免受外部冲击。此外，随着近来对高容量电池架的需求的增加，对在其中容纳重负载的多个电池模块的电池架的需求也在增加。

当在每个电池模块的二次电池中发生热失控或者二次电池发生火灾或爆炸时，根据相关技术的电池组或电池架运行消防设施，冷却二次电池或者进行灭火。

为了灭火，在电池架中设置有喷洒灭火剂的构件。例如，根据多个电池模块互连多个短管和多个三通件(用于使主管分支的连接单元)来构造喷洒灭火剂的构件。然而，所述多个管与所述多个三通件之间的连接耗时长，并且存在制造效率降低、所述多个管与三通件之间的气密性容易劣化的问题。

此外，在设计喷洒灭火剂的构件以适配各种电池架尺寸时，存在设计灵活性劣化的问题，诸如每次必须改变管的长度。

此外，相关技术中的喷洒灭火剂的构件具有如下问题：在安装所述构件以匹配多个电池模块的位置时，难以将所述构件固定到准确位置。

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容易安装和组装的电池架、一种能量存储系统和一种电力产生系统。

本公开的这些和其他的目的和优点可以从以下详细描述中理解，并且从本公开的示例性实施例中将变得充分地明显。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中所示的手段及其组合来实现。

技术解决方案

在本发明的一个方面，提供了一种电池架，所述电池架包括：多个电池模块，所述多个电池模块被布置成分层结构；电池架外壳，所述电池架外壳被构造成容纳所述多个电池模块；以及灭火剂供应构件，所述灭火剂供应构件包括供应管和多个阀，所述供应管被构造成输送灭火剂，并且沿着所述多个电池模块延伸，所述多个阀均被构造成具有连接到所述供应管的一个端部以及从所述供应管连接到所述多个电池模块中的每一个电池模块的另一个端部。

所述灭火剂供应构件可以包括定位销，所述定位销从所述供应管朝向所述电池模块突出，并且所述定位销被构造成使得所述定位销的突出端部插入所述电池模块中。

所述定位销可以包括锁定突起，所述锁定突起具有一部分在向外方向上突出的形状。

所述定位销可以被设置为两个或更多个，并且所述两个或更多个定位销可以被构造成彼此间隔开预定距离。

所述阀可以是被动阀，所述被动阀被构造成在所述电池模块的内部温度上升到高于预定温度时被打开。

所述灭火剂供应构件还可以包括固定框架，所述固定框架包括：连接部，所述连接部被构造成被固定地联接到所述供应管的一个侧表面；以及联接部，所述联接部从所述连接部弯折并延伸，并且被构造成被联接到所述电池架外壳。

所述供应管可以包括延伸部，所述延伸部被设置在与联接有所述阀的一侧相反的一侧上，并且所述延伸部从主体向后以肋状突出。

所述固定框架还可以包括弯折部，所述弯折部与所述连接部一体形成，并且弯折成U形，以包围所述延伸部。

所述供应管可以被成对设置，并且所述固定框架可以被构造成位于所述成对供应管之间。

所述灭火剂供应构件还可以包括：喷射喷嘴，所述喷射喷嘴被连接到所述成对供应管的一个端部，使得灭火剂从外部喷射到所述成对供应管中；以及排放喷嘴，所述排放喷嘴被连接到所述成对供应管的另一个端部，使得灭火剂从所述成对供应管排放到外部。

所述固定框架还可以包括盖构件，所述盖构件被构造成覆盖所述喷射喷嘴和所述排放喷嘴中的每一个。

在本公开的另一方面，提供了一种能量存储系统，该能量存储系统包括至少一个上文描述的电池架。

在本公开的另一方面，提供了一种电力产生系统，该电力产生系统包括至少一个上文描述的电池架。

有利效果

根据本公开的方面，本公开所述的电池架可以通过灭火剂供应构件向多个电池模块中的每一个电池模块供应灭火剂。因此，与将灭火剂喷洒到电池模块的外部的情况相比较，灭火剂可以直接喷洒到发生火灾的电池模块的内部，从而能够有效地灭火。因此，能够显著提高电池架的防火安全性。

此外，所述灭火剂供应构件可以包括定位销，因此所述灭火剂供应构件可以被容易地固定到所述电池模块的预先设定的位置。此外，能够防止所述灭火剂供应构件插入到所述电池模块的除设定位置以外的错误位置中。因此，本公开可以极大地提高构件的组装效率。

此外，在本公开中，通过挤压成型制造的供应管不需要单独的三通构造，因此可以省略连接多个管和多个三通件的操作，并且管和三通件的连接部中的气密性不会劣化。此外，通过挤压成型制造的供应管具有被切割成设定为适配各种尺寸的电池架的高度的优点。

附图说明

图1是示意性地示出根据本公开实施例所述电池架的后视立体图。

图2是示意性地示出移除了灭火剂供应构件的根据本公开实施例所述电池架的电池架外壳的后视图。

图3是示出根据本公开实施例所述电池架的灭火剂供应构件的立体图。

图4是示出根据本公开实施例所述电池架的灭火剂供应构件的局部分解立体图。

图5是示出根据本公开实施例所述的联接到电池模块的模块壳体的灭火剂供应构件的局部剖视图。

图6是对应于图5的视图，并且示出了灭火剂供应构件的定位销的修改示例。

图7是根据本公开实施例所述供应构件的阀的立体图。

图8是示出根据本公开实施例所述灭火剂供应构件的固定框架以及供应管的局部后视立体图。

图9是用于说明根据本公开另一实施例所述灭火剂供应构件的固定框架与供应管的联接构造的平面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念进行解释。

因此，本文所提出的描述仅为用于说明目的的优选示例，并非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，可以对其进行其他等效和修改。

图1是示意性地示出根据本公开实施例所述电池架的后视立体图，图2是示意性地示出移除了灭火剂供应构件的根据本公开实施例所述电池架的电池架外壳的后视图，图3是示出根据本公开实施例所述电池架的灭火剂供应构件的立体图，图4是示出根据本公开实施例所述电池架的灭火剂供应构件的局部分解立体图，并且图5是示出根据本公开实施例所述的联接到电池模块的模块壳体的灭火剂供应构件的局部剖视图。

参考图1至图5，根据本公开实施例所述的电池架100包括：多个电池模块110，所述多个电池模块110被布置成分层结构；电池架外壳120，该电池架外壳120被构造成容纳所述多个电池模块110；以及灭火剂供应构件130。

具体地，所述多个电池模块110可以被容纳在所述电池架外壳120中，从而在上下方向上被布置成分层结构。所述电池模块110可以包括模块壳体111和多个电池单体(未示出)，所述多个电池单体被设置在所述模块壳体111的内部并且被堆叠在一个方向上。例如，所述电池单体可以是袋型电池单体。

然而，根据本公开所述的电池模块110的电池单体不限于上文描述的袋型电池单体，而是可以采用在提交本公开时已知的各种电池单体。

此外，所述电池架外壳120可以被构造成在其中容纳所述多个电池模块110。例如，如图1所示，所述电池架外壳120可以包括多个接收板121，以接收一个电池模块110。所述多个接收板121中的两个接收板可以被构造成在上方向上支撑所述电池模块110的左右方向上的下端部。此外，所述两个接收板121可以用作止动件，用于防止布置在下方的另一个电池模块110在向上方向上的移动。

参考图1和图3，所述灭火剂供应构件130可以包括供应管131、多个阀132以及定位销133。

具体地，所述供应管131可以被构造成输送灭火剂。即，位于所述供应管131的上部中的入口可以被构造成喷射从外部消防设施供应的灭火剂。在此，所述灭火剂可以是无机盐(诸如碳酸钾)的浓缩溶液、化学泡沫、气泡、二氧化碳或水。所述供应管131可以具有沿着所述多个电池模块110的布置延伸的形状。例如，如图1所示，所述供应管131可以具有沿着被布置在上下方向上的电池模块110在上下方向上延伸的形状。

所述供应管131可以通过挤压成型来制造。如图4所示，所述供应管131可以具有矩形管形状。所述供应管131可以包括多个连接孔(图4中的T)，所述多个阀132被插入所述多个连接孔中。挤压成型后的供应管131不需要单独的三通构造，因此可以省略连接多个管和多个三通件的操作。此外，在管和三通件(在此，三通件是指当主管分支时以大致T形连接到两个管的连接管)的连接部中的气密性不会劣化。

此外，通过挤压成型制造的供应管131具有如下优点：被切割至设定为适配各种尺寸的电池架的高度。

所述多个阀132可以被构造成使得一个端部被连接到所述供应管131。例如，外螺纹可以被形成在所述阀132的一个端部中。如图5所示，所述阀132的一个端部可以被插入所述供应管131的形成有内螺纹的连接孔T中，然后进行螺纹联接。

此外，所述阀132的另一个端部可以具有从所述供应管131朝向所述多个电池模块110中的每一个电池模块突出的形状。即，所述阀132的所述另一个端部可以被构造成插入所述电池模块110的模块壳体111的插入孔H2(参见图2)中。

所述定位销133可以具有从所述供应管131的前表面朝向前方突出的形状。所述定位销133可以具有朝向所述多个电池模块110中的任一个电池模块突出的形状。所述定位销133的突出端部可以被构造成插入到所述多个电池模块110中的任一个电池模块中。此时，在所述多个电池模块110中，任一个或多个电池模块110的模块壳体111可以包括通孔H1(参见图2)，所述定位销133被插入该通孔H1中。

因此，根据本公开的这种构造，本公开的电池架100可以通过灭火剂供应构件130将灭火剂供应到所述多个电池模块110中的每一个电池模块。因此，与将灭火剂喷洒到电池模块110的外部的情况相比较，可以将灭火剂直接喷洒到发生火灾的电池模块110的内部，从而能够有效地灭火。因此，能够显著提高电池架100的防火安全性。

此外，所述灭火剂供应构件130可以包括定位销133，因此所述灭火剂供应构件130可以被容易地固定到所述电池模块110的预先设定的位置。此外，能够防止所述灭火剂供应构件130插入到所述电池模块110的、设定位置以外的错误位置中。因此，本公开可以极大地提高构件的组装效率。

图6是对应于图5的视图，并且示出了灭火剂供应构件的定位销的修改示例。

参考图6，根据修改示例的灭火剂供应构件130的定位销133还可以包括锁定突起133a。所述锁定突起133a可以具有从所述定位销133的外表面突出的形状。所述锁定突起133a可以被构造成使得厚度逐渐增加。在所述定位销133插入所述模块壳体111的通孔H1中之后，所述锁定突起133a可以被构造成当再次沿着插入方向的相反方向移动时、防止所述定位销133从所述通孔H1脱出。

因此，根据本公开的这种构造，所述定位销133还包括锁定突起133a，因此所述灭火剂供应构件130通过所述定位销133被固定到预先设定的位置，然后，本公开可以防止所述定位销133因外力而再次从通孔H1脱出。因此，本公开可以极大地提高构件的组装效率。

返回参考图3和图4，可以设置两个或更多个定位销133。所述两个或更多个定位销133可以被构造成彼此间隔开预定距离。例如，如图3所示，所述灭火剂供应构件130可以包括在上下方向上彼此间隔开的两个定位销133。所述两个定位销133可以被构造成分别插入两个电池模块110中。

因此，根据本公开的这种构造，本公开包括彼此间隔开预定距离的两个或更多个定位销133，从而在所述灭火剂供应构件130被固定到所述电池架外壳120之后防止所述灭火剂供应构件130在左右方向上晃动或移动。即，当仅存在一个定位销133时，所述供应管131可能相对于所述定位销133旋转和移动，使得所述灭火剂供应构件130难以联接到所述电池架外壳120，从而使用两个或更多个定位销133以防止所述供应管131的旋转移动，并且引导所述供应管131在上下方向上规则地布置。

图7是根据本公开实施例所述的供应构件的阀的立体图。

返回参考图7及图5，本公开所述的阀132可以插入到被设置在所述电池模块110中的插入孔H2。此时，所述阀132还可以包括用于与所述插入孔H2密封的密封构件132c。所述密封构件132c可以由例如合成橡胶或硅树脂形成。尽管未详细示出，但所述密封构件132c可以被形成为环形，以包围所述阀132的外表面。所述密封构件132c可以被置于所述阀132与插入孔H2之间。

此外，所述阀132可以是被动阀132。所述被动阀132可以被构造成在所述电池模块110的内部温度上升到高于预定温度时打开。

例如，所述被动阀132可以被构造成玻璃泡132a，该玻璃泡132a被构造成在高于预定温度时发生破裂。所述玻璃泡132a被构造成使得所述被动阀132的出口132b常闭。然而，当所述玻璃泡132a因热而发生破裂和损耗时，所述阀132的出口132b可以打开，并且可以喷出灭火剂。

图8是示出了根据本公开实施例所述的灭火剂供应构件的固定框架以及供应管的局部后视立体图。

返回参考图2至图4以及图8，本公开所述的灭火剂供应构件130还可以包括固定框架134。所述固定框架134可以包括连接部134a和联接部134b。所述连接部134a可以被设置成面对所述供应管131的一个侧表面的板形。所述连接部134a可以被构造成被联接到所述供应管131的一个侧表面(在此，所述供应管131的一个侧表面是指所述供应管131的与联接有所述阀132的表面相交的任一个表面)。

例如，所述连接部134a可以包括供应管131和螺栓孔H5，并且可以通过所述螺栓孔H5被螺栓联接到所述供应管131的一个侧表面。所述联接部134b可以具有从所述连接部134a延伸并且从所述连接部134a的端部弯折的板形。所述联接部134b可以被构造成被联接到电池架外壳120。

所述联接部134b可以包括螺栓孔H3，以螺栓联接到形成在电池架外壳120中的螺栓孔H4(图2)。例如，如图4所示，所述灭火剂供应构件130可以包括：联接部134b，该联接部134b被构造成被螺栓联接到所述电池架外壳120；以及两个连接部134a，该两个连接部134a从所述联接部134b的左右方向上的两个端部中的每一个端部向后弯折并向后延伸。而且，所述两个连接部134a可以被构造成被分别联接到一对供应管131。

因此，根据本公开的这种构造，本公开还包括固定框架134，从而以强联接力将一对供应管131一体地固定到电池架外壳120。因此，本公开的电池架100可以有效地增加耐用性。

图9是用于说明根据本公开另一实施例所述的灭火剂供应构件的固定框架与供应管的联接构造的平面图。

参考图9及图8，当与图8的灭火剂供应构件130相比较时，图9的灭火剂供应构件130的固定框架134还可以包括弯折部134c。然而，其余构造与图8的灭火剂供应构件130的构造相同，因此将省略其描述。

首先，所述灭火剂供应构件130的供应管131可以被设置在与联接有所述阀132的一侧相反的一侧上，并且还包括从主体以肋状向后突出的延伸部131a。所述延伸部131a可以具有在上下方向上延伸的肋状。所述延伸部131a可以被设置在所述供应管131的左端和右端中的每一端上。

此外，所述固定框架134还可以包括弯折部134c。如图9所示，所述弯折部134c可以被设置成包围所述延伸部131a。

例如，所述弯折部134c可以与所述连接部134a一体地形成，并且可以弯折成大致U形，以包围所述供应管131的延伸部131a。换言之，所述弯折部134c可以被构造成被钩挂联接到所述连接部134a。具体地，如图9所示，所述固定框架134可以位于两个供应管131之间，并且所述固定框架134的左弯折部134c和右弯折部134c可以被连接成包围两个供应管131的一侧的延伸部131a。

因此，根据本公开的这种构造，本公开还包括弯折部134c，所述固定框架134和供应管131可以在该弯折部134c处彼此结合，从而更牢固地实现所述供应管131与固定框架134之间的结合。因此，可以有效地增加本公开的灭火剂供应构件130的耐用性。

同时，返回参考图3，根据本公开实施例所述的电池架100的供应构件130可以包括喷射喷嘴135和排放喷嘴136。具体地，所述喷射喷嘴135可以被连接到所述供应管131的上端，以喷射从外部灭火设备供应的灭火剂。此外，所述喷射喷嘴135可以被构造成包括一个入口和两个出口，从而能够连接到两个供应管131。所述排放喷嘴136可以被连接到所述供应管131的下端，以将所述供应管131内部的灭火剂排放到外部。此外，所述排放喷嘴可以被构造成包括两个入口和一个出口，从而能够连接到两个供应管131。

此外，所述固定框架134还可以包括盖构件137。所述盖构件137可以被构造成覆盖所述喷射喷嘴135和排放喷嘴136中的每一个。所述盖构件137可以包括覆盖所述喷射喷嘴135或排放喷嘴136的后表面的后壁、覆盖所述喷射喷嘴135或排放喷嘴136的左侧的左壁、覆盖所述喷射喷嘴135或排放喷嘴136的右侧的右壁以及覆盖所述喷射喷嘴135或排放喷嘴136喷嘴的下部的下壁。

因此，根据本公开的这种构造，本公开的盖构件137被构造成覆盖所述喷射喷嘴135或排放喷嘴136，从而防止所述喷射喷嘴135或排放喷嘴136因外部物体的碰撞而损坏。因此，本公开的电池架100可以保护所述灭火剂供应构件130免于与外部物体碰撞，从而有效地增加耐用性。

同时，根据本公开所述的能量存储系统(未示出)可以包括一个或多个上文描述的电池架100。所述能量存储系统可以以多种形式实施，诸如智能电网系统或充电站。

同时，本公开提供了一种电力产生系统，该电力产生系统包括至少一个电池架100。所述电力产生系统可以包括水力发电机、火力发电机、风力发电机、太阳能发电机等。从这种发电机生成的电力可以被存储在所述电池架100中。

已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例，但仅以说明的方式给出，因为根据该详细描述，在本公开范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

同时，尽管本文使用了诸如上、下、左、右、前和后的指示方向的术语，但这些术语仅是为了描述方便，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，这些术语可以取决于目标物体的位置或观察者的位置而变化。

Claims (13)

1.一种电池架，包括：

多个电池模块，所述多个电池模块被布置成分层结构；

电池架外壳，所述电池架外壳被构造成容纳所述多个电池模块；以及

灭火剂供应构件，所述灭火剂供应构件包括：

供应管，所述供应管被构造成输送灭火剂，并且沿着所述多个电池模块延伸；以及

多个阀，所述多个阀均被构造成具有连接到所述供应管的一个端部以及从所述供应管连接到所述多个电池模块中的每一个电池模块的另一个端部。

2.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述灭火剂供应构件包括定位销，所述定位销从所述供应管朝向所述电池模块突出，并且所述定位销被构造成使得所述定位销的突出端部插入所述电池模块中。

3.根据权利要求2所述的电池架，其中，所述定位销包括锁定突起，所述锁定突起具有一部分在向外方向上突出的形状。

4.根据权利要求2所述的电池架，其中，所述定位销被设置为两个或更多个，并且所述两个或更多个定位销被构造成彼此间隔开预定距离。

5.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述阀是被动阀，所述被动阀被构造成在所述电池模块的内部温度上升到高于预定温度时被打开。

6.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述灭火剂供应构件还包括固定框架，所述固定框架包括：

连接部，所述连接部被构造成被固定地联接到所述供应管的一个侧表面；以及

联接部，所述联接部从所述连接部弯折并延伸，并且被构造成被联接到所述电池架外壳。

7.根据权利要求6所述的电池架，其中，所述供应管包括延伸部，所述延伸部被设置在与联接有所述阀的一侧相反的一侧上，并且所述延伸部从主体向后以肋状突出。

8.根据权利要求7所述的电池架，其中，所述固定框架还包括弯折部，所述弯折部与所述连接部一体形成，并且弯折成U形，以包围所述延伸部。

9.根据权利要求6所述的电池架，其中，所述供应管被成对设置，并且其中，所述固定框架被构造成位于所述成对供应管之间。

10.根据权利要求9所述的电池架，其中，所述灭火剂供应构件还包括：

喷射喷嘴，所述喷射喷嘴被连接到所述成对供应管的一个端部，使得所述灭火剂从外部喷射到所述成对供应管中；以及

排放喷嘴，所述排放喷嘴被连接到所述成对供应管的另一个端部，使得所述灭火剂从所述成对供应管排放到外部。

11.根据权利要求10所述的电池架，其中，所述固定框架还包括盖构件，所述盖构件被构造成覆盖所述喷射喷嘴和所述排放喷嘴中的每一个。

12.一种能量存储系统，所述能量存储系统包括至少一个根据权利要求1至11中的任一项所述的电池架。

13.一种电力产生系统，所述电力产生系统包括至少一个根据权利要求1至11中的任一项所述的电池架。

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