CN116941116A - 安全性得以改善的电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种电池模块，其具有改善的结构，以适当地管理从电池模块中排放的热或气体。根据本发明的一方面的电池模块包括：电芯组件，所述电芯组件包括一个或更多个电池电芯；模块壳体，所述模块壳体在内部空间中容纳所述电芯组件，并且具有排气孔，从所述电芯组件产生的排气气体可经由所述排气孔排放；排气单元，所述排气单元设置在所述模块壳体的外部，并且配置成允许从所述排气孔排放的排气气体流入和流出；以及冷却单元，所述冷却单元具有设置在所述排气气体流过的路径中的至少一部分，并且配置成吸收热并将热散发到外部。

Description

安全性得以改善的电池模块

技术领域

本申请要求于2021年10月18日在韩国提交的韩国专利申请10-2021-0138849的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。

本公开涉及一种电池，尤其涉及安全性得以改善的电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆。

背景技术

近来，随着对诸如笔记本电脑、摄像机以及移动电话之类的便携式电子产品的需求快速增加以及机器人、电动车辆等商业化的迫切开始，已在积极地进行对能够反复充电/放电的高性能二次电池的研究。

目前商用二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，锂二次电池受到瞩目，因为其与镍基二次电池相比几乎没有记忆效应，所以具有自由充电/放电、非常低的自放电速率和高能量密度的优点。

锂二次电池主要使用锂基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，其中涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板定位成其间具有隔膜；以及壳体(即电池壳体)，其中电极组件气密地容纳有电解质。

通常，根据壳体的形状，锂二次电池可以分类为其中电极组件被接纳在金属罐中的罐型二次电池和其中电极组件被接纳在铝层压片的袋中的袋型二次电池。

近来，二次电池不仅在诸如便携式电子装置之类的小型装置中，而且在诸如电动车辆和能量存储系统(ESS)之类的中大型装置中，已经广泛地用于驱动或能量存储。多个二次电池可以彼此电连接并且一起容纳在模块壳体中以构成一个电池模块。多个电池模块可以彼此连接以构成一个电池组。

然而，当电池组中包括多个电池模块时，电池组可能易受电池模块之间的热链反应的影响。例如，当一个电池模块中发生热失控等事件时，需要抑制热失控向其它电池模块的传播。当电池模块之间的热失控的传播未被适当抑制时，特定模块中发生的事件可能导致若干电池模块中的链式反应，这可能导致诸如爆炸或火灾之类的大问题。

特别地，当在任何一个电池模块中发生诸如热失控之类的事件时，会向外部排放热或气体。在这种情况下，当热或气体的排放未经适当地控制时，热或气体可能转移到其它电池模块，这可能导致其它电池模块的热链式反应。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决现有技术的问题，因此本发明的目的是提供一种电池模块以及包括该电池模块的电池组和车辆，该电池模块具有改善的结构以适当地管理从电池模块排放的热或气体。

然而，本发明所要解决的技术目的并不限于此，本领域普通技术人员将根据以下公开内容清楚地理解本文未提及的其它目的。

技术方案

在本公开的一个方面，提供一种电池模块，包括：电芯组件，所述电芯组件包括一个或更多个电池电芯；模块壳体，所述模块壳体具有容纳所述电芯组件的内部空间，所述模块壳体包括排气孔，从所述电芯组件产生的排气气体经由所述排气孔排放；排气单元，所述排气单元设置在所述模块壳体的外部，并且配置成允许从所述排气孔排放的排气气体被引入并向外部排放；以及冷却单元，所述冷却单元包括设置在所述排气气体流过的路径中的至少一部分，所述冷却单元配置成吸收热并将所述热释放到外部。

这里，所述冷却单元的至少一部分可以设置在所述排气单元中。

此外，所述排气单元可以具有至少一端弯折的板形状，并且所述排气单元的弯折端可以附接到所述模块壳体的外表面。

此外，所述冷却单元的至少一部分可以位于所述模块壳体的外表面与所述排气单元的内表面之间。

此外，所述冷却单元的至少一部分可以接触所述模块壳体的外表面。

此外，所述冷却单元包括可以冷却管，所述冷却管包括供冷却流体流过的中空部。

此外，所述冷却管的至少一部分可以在所述排气单元的内部空间中弯折。

此外，所述冷却单元可以配置成由于所述排气气体而破裂。

此外，所述冷却单元中的预定位置处可以预先形成有破裂部分，所述破裂部分配置成由于预设温度或压力而破裂。

此外，所述排气单元可以位于所述模块壳体的侧表面上，其中所述破裂部分位于所述排气单元的内部空间中的上部分处。

在本公开的另一方面中，还提供一种包括所述电池模块的电池组。

在本公开的另一方面中，还提供一种电池组，该电池组包括：一个或更多个电池模块；电池组壳体，所述电池组壳体具有容纳所述一个或更多个电池模块的内部空间，所述电池组壳体包括电池组孔；排气单元，所述排气单元安装在所述电池组壳体上并且配置成允许从所述电池组孔排放的排气气体被引入并向外部排放；以及冷却单元，所述冷却单元包括设置在所述排气气体流过的路径中的至少一部分，所述冷却单元配置成吸收热并将所述热释放到外部。

在本公开的另一方面中，还提供一种包括所述电池模块的车辆。

有益效果

根据本公开的一个方面，可以确保电池模块的高效冷却性能和安全排气性能。

此外，在本公开中，即使在特定电池模块中发生诸如热失控之类的事件时，也可以有效地抑制热失控向其它电池模块的传播。

特别地，根据本公开的一个方面，利用一种冷却配置，在正常状态下，可以降低电池模块的温度，并且在紧急情况下，可以降低排气气体的温度，或者可以防止排气气体中包括的火焰或火花排放到外部。

因此，在本公开中，可以实现具有优异安全性的电池模块。

另外，根据本公开的另一方面，可以实现可以容易地组装和小型化的电池模块。

本公开可以具有将在每个实施方式中描述的各种其它效果，或者将省略本领域普通技术人员可以容易推断出的效果的描述。

附图说明

附图示出了本公开的优选实施方式并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是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的元件的组合立体图。

图2是示出图1的电池模块的一些元件的分解立体图。

图3是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的包括在电池模块中的排气单元的元件的立体图。

图4是示意性地示出图3的排气单元与模块壳体组合状态的前视图。

图5是示出根据本公开的一个实施方式的从侧面观察的电池模块的一些分离元件的视图。

图6是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的电池模块中的冷却单元的一部分破裂的状态的侧视图。

图7是示意性地示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的元件的侧视图。

图8是示意性地示出根据本公开的又一实施方式的电池模块的元件的剖视图。

图9是示意性地示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的元件的立体图。

图10是根据一个实施例的沿图9的线A6-A6’剖切的剖视图。

图11是示意性地示出根据本公开的又一实施方式的电池模块的一些元件的视图。

图12是示意性地示出根据本公开的又一实施方式的电池模块的元件的立体图。

图13是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的从上方观察的电池组的视图。

图14是示出根据本公开的另一实施方式的从上方观察的电池组的视图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。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和字典含义，而是根据允许发明人适当地定义术语以用于最佳解释的原理，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，本文中提出的描述仅仅是出于说明之目的的优选实施例，而不意图限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开进行其它等同和变型。

图1是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的电池模块的元件的组合立体图。图2是示出图1的电池模块的一些元件的分解立体图。

参考图1和图2，根据本公开的电池模块包括电芯组件100、模块壳体200、排气单元300以及冷却单元400。

电芯组件100可以包括一个或更多个电池电芯。每个电池电芯均可以称为二次电池。二次电池可以包括电极组件、电解质和电池壳体。特别地，设置在电芯组件100中的电池电芯可以是袋型二次电池。然而，另一种类型的二次电池(例如，圆柱形电池或方形电池)可以应用于电芯组件100。

多个二次电池可以彼此堆叠以形成电芯组件100。例如，多个二次电池可以通过沿水平方向(X轴方向)布置同时沿竖直方向(Z轴方向)直立来堆叠。每个电池电芯均可以包括电极引线，并且电极引线可以位于电池电芯的两端或一端。其中电极引线沿两个方向突出的二次电池可以称为双向电池电芯，并且其中电极引线沿一个方向突出的二次电池可以被称为单向电池电芯。然而，本公开不限于特定类型或形状的二次电池，并且在提交本申请时已知的各种类型的二次电池可以应用于电芯组件100。

模块壳体200可以具有容纳电芯组件100的空内部空间。例如，模块壳体200可以包括上板、下板、左板、右板、前板和后板以限定内部空间。上板、下板、左板、右板、前板和后板中的至少两者可以彼此一体地形成。例如，上板、下板、左板和右板可以彼此一体地形成。在这种情况下，一体形成的壳体可以具有管状，并且可以称为单框架。在另一实施例中，左板、右板、下板可以彼此一体地形成。在这种情况下，由于其形状，一体形成的壳体可以称为U形框架。此外，模块壳体200可以配置成各种其它形状中的任何形状。

如图2中所示，模块壳体200的至少一侧上可以形成有排气孔H1。例如，排气孔H1可以形成在模块壳体200的左板和右板中的每一者中。排气孔H1可以配置成使得当排气气体产生并从容纳在内部空间中的电芯组件100排出时，所产生的排气气体可以经由排气孔H1排放到模块壳体200的外部空间。例如，除了排气孔H1之外，模块壳体200可以被密封。排气孔H1可以完全打开成穿过模块壳体200。另选地，排气孔H1可以不是完全打开的，而是可以配置成使得排气孔H1在正常状态下封闭并且可以根据压力或温度的变化而打开。此外，排气孔H1可以在一个方向上延伸得长。例如，如图2中所示，排气孔H1可以在竖直方向上延伸得长。此外，排气孔H1可以形成在模块壳体200的侧表面中，特别是左表面和右表面中。然而，排气孔H1可以形成在模块壳体200的其它部分中，例如，顶表面、底表面、前表面/或后表面。此外，形成在模块壳体200中的排气孔H1可以以各种其它方式中的任何一种方式形成。

排气单元300可以设置在模块壳体200的外部。特别地，排气单元300可以附接到模块壳体200的形成排气孔H1的部分。例如，如图2中所示，排气孔H1可以形成在模块壳体200的左表面中。此外，虽然未示出，但是排气孔H1也可以形成在模块壳体200的右表面中。在这种情况下，排气单元300可以附接到模块壳体200的左表面和右表面中的每一者。

排气单元300可以具有限定的空的内部空间，并且可以配置成使得从排气孔H1排放的排气气体流过限定的空间。即，排气单元300可以配置成使得从排气孔H1排放的排气气体被引入到内部空间中。排气单元300可以配置成使得在内部空间中流动的排气气体经由图2中所示的排放出口O1排放到外部。这里，排气单元300的内部空间由于是用于引导排气气体的空间而可以称为排气通道。即，排气单元300可以包括排气气体可以流过的排气通道。

冷却单元400的至少一部分可以设置在排气气体流过的路径中。即，当排气气体被从电芯组件100排放时，排气气体可以在模块壳体200内部或外部的空间中流动。在这种情况下，冷却单元400可以一起位于模块壳体200的排气气体移动的空间中。冷却单元400可以配置成吸收周围的热并将热释放到外部。特别地，冷却单元400可以吸收模块壳体200的热并且可以将热释放到模块壳体200的外部。

电芯组件100可以不仅在诸如热失控之类的异常情况下而且在进行正常充电/放电的过程中产生热。在这种情况下，冷却单元400可以配置成吸收从电芯组件100产生的热并将热释放到外部。特别地，冷却单元400可以吸收从电芯组件100产生并转移到模块壳体200的热，并且可以将热释放到模块壳体200的外部。

因此，根据本公开的该方面，在电池模块的正常使用中，可以通过适当的冷却来稳定地维持电池模块的性能。此外，根据本公开的该方面，当电池模块中发生诸如热失控之类的异常情况时，这种热可以被释放。此外，根据本公开的该方面，借助设置在模块壳体200内部或外部的冷却单元400，例如左侧和/或右侧，可以防止热转移到其它电池模块。因此，可以有效地抑制热失控在电池模块之间的传播。此外，在该实施方式中，可以借助冷却单元400降低排气气体的温度。

因此，根据本公开的该方面，可以防止由于排气气体或火焰、热失控的传播等产生或扩散火灾。

冷却单元400的至少一部分可以设置在排气单元300的内部空间中。即，冷却单元400的至少一部分可以位于排气通道中，该排气通道为排气单元300的内部空间。冷却单元400可以配置成吸收在排气通道中流动的排气气体的热并将热释放到外部。

根据本公开的该实施方式，可以进一步改善冷却排气气体以及抑制热失控或火灾传播的性能。特别地，在排气气体排放到排气单元300的外部之前，冷却单元400可以降低排气气体的温度。此外，当发生诸如热失控之类的事件时，排放的排气气体中可能包括火焰或火花以及高温活性材料颗粒。在这种情况下，冷却单元400可以抑制火焰或火花以及活性材料颗粒移动，并且可以降低其温度。

排气单元300可具有板形状，其中至少一端弯折。排气单元300的弯折端可以附接到模块壳体200的外表面，将参考图3和图4对此进行更详细的描述。

图3是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的包括在电池模块中的排气单元300的元件的立体图。图4是示意性地示出图3的排气单元300与模块壳体200组合状态的前视图。例如，图4可以是示出图1的部分A1的前视图。

参考图3和图4，排气单元300可以包括主体310和弯折部分320。主体310可以具有板形状，并且弯折部分320可以形成在主体310的边缘部分处。特别地，弯折部分320可以与主体310一体地形成。因此，可以通过向内弯折主体310的边缘部分来形成弯折部分320。向内的方向可以是朝向模块壳体200的方向。在本说明书中，除非另有说明，对于每个元件，向内侧可以是朝向电池模块的中心的方向，并且向外的方向可以是朝向电池模块的外部的方向。

在排气单元300中，主体310可以具有四边形板形状，并且弯折部分320可以形成在主体310的四个边缘中的三个边缘处。例如，如图3和图4中所示，弯折部分320可以形成在主体310的上边缘、下边缘和后边缘处。由于弯折部分320未形成在主体310的前边缘处，因此可以形成用于排放排气气体的排放出口O1。

在该实施方式中，排气通道可以通过由排气单元300的主体310和弯折部分320限定而形成。即，参考图4的配置，排气通道V的右表面可以由主体310限定，并且排气通道V的上部分和下部分可以由上弯折部分320和下弯折部分320限定。排气通道V的后部分可以由排气单元300的后弯折部分320限定。

排气通道V的左部分可以完全打开，并且模块壳体200可以位于左部分上。特别地，排气单元300的上弯折部分320和下弯折部分320的外端A2和A2’可以附接到模块壳体200的外表面，如图4中所示。此外，排气单元300的后弯折部分320可以附接到模块壳体200的外表面。模块壳体200与排气单元300的每个弯折部分320之间的附接部分可以被密封，使得不泄漏排气气体。例如，排气单元300的每个弯折部分320的端部可以激光焊接到模块壳体200的外表面。此外，排气单元300和模块壳体200可以以各种其它方式彼此联接。

这样，排气通道V可以由排气单元300和模块壳体200的外表面形成。如图3中的箭头所示，从排气孔H1排放的排气气体可以在排气通道V中流动并且可以排放到排放出口O1。

根据本公开的该配置，用于引导电池模块中的排气气体的配置可以具有简单的结构并且可以以容易的组装方法提供。特别地，根据本公开的该实施方式，仅需要在模块壳体200中形成排气孔H1，并且可以使用大多数常规电池模块元件。因此，不必显著改变模块壳体200或模块壳体200的内部元件的设计或制造方法或使其复杂化。因此，根据本公开的电池模块可以易于制造。

冷却单元400的至少一部分可以位于模块壳体200的外表面与排气单元300的内表面之间。例如，参考图4的配置，冷却单元400可以位于模块壳体200的右表面与排气单元300的主体310的左表面之间。此外，冷却单元400可以位于排气单元300的上弯折部分和下弯折部分320之间的空间中。冷却单元400可以位于排气单元300的后弯折部分320与前排放出口O1之间。

根据本公开的该实施方式，电池模块可以易于组装和制造。例如，可以通过在电芯组件100容纳在模块壳体200中时将冷却单元400定位在模块壳体200外部并且用排气单元300覆盖冷却单元400的外表面来制造根据本公开的电池模块。另选地，可以通过将排气单元300附接到模块壳体200的外表面，然后将冷却单元400插入模块壳体200和排气单元300之间的空间中来制造根据本公开的电池模块。

冷却单元400的至少一部分可以接触模块壳体200的外表面。例如，参考图4，冷却单元400的左部分可以接触模块壳体200的右表面。特别地，位于排气通道V中的冷却单元400的所有部分可以接触模块壳体200。

根据本公开的该配置，模块壳体200的热可以更顺畅地转移到冷却单元400。因此，从电芯组件100产生的热可以经由冷却单元400容易地释放到模块壳体200的外部。因此，可以进一步改善电芯组件100的冷却性能。

冷却单元400可以包括冷却管，如图2中所示。冷却管可以具有冷却流体流过的中空部。即，在图2中，冷却管可以包括位于一端的入口I2和位于另一端的出口O2。可以经由入口I2引入冷却流体，例如冷却水。冷却流体(即冷却水)可以在沿冷却管的中空部流动的同时吸收周围的热。冷却水可以与热一起经由出口O2排放到排气单元300的外部，从而发挥散热功能。

在本实施方式中，冷却管的入口I2与出口O2可以靠近排气单元300的排放出口O1，如图1与图2中所示。特别地，冷却管的入口I2和出口O2可以位于排气单元300的排放出口O1的外部。冷却单元400的在入口I2与出口O2之间的管区段的一部分或全部可以插入到排气单元300的内部空间中。

根据本公开的该实施方式，可以更容易地进行组装电池模块的过程。根据本实施方式，可以从排气单元300的内部朝向排放出口O1排放排气气体，并且可以进一步改善冷却单元400的冷却性能。

冷却管可以在排气单元300的内部空间中弯折，将参考图5对此进行进一步描述。

图5是示出根据本公开的一个实施方式的从侧面观察的电池模块的一些元件的视图。然而，在图5中，为了便于解释，未示出排气单元300，并且仅示出了安装排气单元300的位置A3。此外，图5是示出在图1的电池模块的配置中，在移除了左排气单元300的状态下从左向右(+X方向)观察电池模块的视图。

参考图5，冷却管可在入口I2与出口O2之间的区段中至少弯折一次。更详细地，参考图5的配置，冷却单元400(即，冷却管)可以在入口I2与出口O2之间的区段中包括弯折部分B1、B2和B3。

特别地，由于这种弯折配置，排气单元300中存在一个连接管，但是可以在垂直于排气气体的流动方向的方向上设置多个管。例如，参考图5的实施方式，排气单元300中的排气气体的流动方向可以是-Y轴方向，该-Y轴方向是由箭头标记的水平方向。垂直于排气气体的流动方向的方向可以是竖直方向(即Z轴方向)，并且竖直方向上可以存在四个管道。

因此，根据本公开的该实施方式，由于排气气体接触更多的冷却管，因此可以进一步改善排气气体的冷却效率。

此外，根据本公开的该实施方式，排气气体可以由于在垂直于排气气体的流动方向的方向上存在的弯折部分而与冷却管碰撞。例如，因为图5中的弯折部分B1至B3通常包括在竖直方向上延伸的部分，所以排气气体可以与以大致垂直于流动方向的形状形成的弯折部分碰撞。因此，在该过程中，可以防止排放排气气体中包括的火焰或活性材料。此外，在这种情况下，因为排气气体在更多部分处接触冷却管，所以可以进一步降低排气气体的温度。

在本实施方式中，冷却单元400的最大宽度可等于或大于排气孔H1的最大宽度。宽度可以指垂直于排气气体的流动方向的方向上的长度。例如，在图5的实施方式中，由于排气气体的流动方向是水平方向(-Y轴方向)，因此垂直于流动方向的竖直方向(Z轴方向)可以是宽度方向。因此，冷却单元400的最大宽度C2可以是最下部的冷却管与最上部的冷却管之间的距离。排气孔H1的最大宽度C1可以是指排气孔H1的上端与下端之间的距离。C2和C1之间可以建立以下关系。

C2≥C1

此外，冷却单元400的最外部分可以位于排气孔H1的最外部分的外部。例如，在图5的实施方式中，冷却单元400的最下端可以位于排气孔H1的最下端下方，并且冷却单元400的最上端可位于排气孔H1的最上端上方。

根据本发明的该实施方式，冷却单元400可以完全覆盖从排气孔H1排放的排气气体。即，根据本实施方式，当从排气孔H1排放排气气体时，排气气体可以完全接触冷却单元400。因此，可以更可靠地实现冷却单元400的冷却效果或阻挡火焰或火花的效果。

在该实施方式中，由于冷却单元400和排气单元300附接到模块壳体200的侧表面，因此宽度方向可以是竖直方向。然而，当冷却单元400和排气单元300附接到模块壳体200的顶表面或底表面时，宽度方向可以是水平方向，例如左右方向。

冷却单元400的至少一部分可以由于排气气体而破裂，将参考图6对此进行更详细的描述。

图6是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的电池模块中的冷却单元400的一部分破裂的状态的侧视图。

参考图6，当排气气体从电芯组件100排出到排气单元300的内部空间中时，位于排气单元300的内部空间中的冷却单元400可以至少部分地由于排气气体而破裂。更详细地，在图6中，冷却管的一部分D1可以破裂。借助破裂部分，冷却管中的冷却流体可以喷洒到排气单元300的内部空间(即排气通道V)中。

根据本公开的该实施方式，冷却单元400可以在正常情况下降低电芯组件100的温度，并且可以在紧急情况下降低从电池组件排放的排气气体的温度并抑制火焰。此外，冷却流体可以在与排气气体的排放方向不同的方向上喷洒。在这种情况下，可以防止排放包括在排气气体中的火花、异物和火焰。此外，当冷却流体是诸如冷却水之类的液体时，可以进一步改善这种效果。

冷却单元400(特别是冷却管)可以由可由于排气气体的温度或压力破裂的材料或形状形成。例如，冷却管可以由可热变形的树脂材料或具有一定厚度(例如，1mm)或更小厚度的铝材料形成。

特别地，可以在特定位置处预先形成冷却单元400的破裂部分。例如，可以在图6中的部分D1处预先形成冷却单元400的破裂部分。破裂部分可以由于冷却单元400(特别是冷却管)中的预设温度或压力而破裂。例如，冷却管可以由厚度为约2mm的铝材料形成，并且特定部分D1可以由厚度为0.5mm的铝材料形成。另选地，冷却管可以基本上由金属材料形成，并且特定部分D1可以由具有较低熔点的塑料材料形成。另选地，在冷却管中，可以在部分D1中预先形成开口，可以提供用于密封开口的帽，并且帽可以配置成由于排气气体的热或压力而打开开口。在这些实施方式中，部分D1由于排气气体而将冷却管的中空部暴露于外部，并且允许冷却流体泄漏，因此可以称为破裂部分。

根据本公开的该实施方式，当排气气体在排气单元300中流动时，可以借助排气气体而快速地排放来自冷却单元400的冷却流体。特别地，在该实施方式中，由于冷却流体被排放的位置由破裂部分预先确定，因此冷却流体(诸如冷却水)可以喷洒到排气单元300中的适当空间。

此外，冷却单元400中可以形成有多个破裂部分。例如，如图6中所示，多个破裂部分D1可以位于冷却管中的排气气体的排放方向上，并且可以彼此间隔开。

在这种情况下，冷却流体可以经由若干破裂部分D1喷洒，并且当排气气体从排气通道V排放到外部时，排气气体可以接触冷却流体若干次。因此，可以进一步改善冷却排气气体或阻挡火焰或火花的效果。

特别地，排气单元300可以附接到模块壳体200的侧表面，例如左表面和右表面，如许多图中所示。在这种情况下，破裂部分D1可以位于排气单元300的内部空间中的上部分。

例如，参考图6的实施方式，排气单元300附接的位置A3的竖向中心线可以称为A4-A4’。冷却单元400(即冷却管)可以位于中心线A4-A4’的上方和下方。在这种情况下，破裂部分D1可以至少位于中心线A4-A4’上方。

特别地，冷却管可以形成为使得一个冷却管在排气单元300的内部空间中沿竖直方向弯折，以从底部到顶部形成多个层。例如，在图6中，冷却管可以在竖直方向上包括总共四层。在这种情况下，破裂部分可以形成在排气单元300的内部空间中的最上层上，例如图6的第四层上。

根据本公开的该实施方式，排气气体可以在排气单元300的内部空间中尽可能地接触冷却流体。即，如图6中所示，当冷却流体从排气通道V的上部分向下喷洒时，冷却流体可以在排气通道V中沿竖直方向喷洒到整个空间中。因此，在这种情况下，可以更可靠地确保通过冷却流体的喷洒来冷却排气气体和抑制火焰或火花的效果。

此外，在该实施方式中，冷却流体可以从下层流动到上层。例如，如图6中所示，当冷却管在排气单元300的内部空间中包括从第一层到第四层的总共四层时，冷却流体可以被引入到作为最下层的第一层中，并且冷却流体可以从作为最上层的第四层流出。即，入口I2可以位于作为最下层的第一层处，并且出口O2可以位于作为最上层的第四层处。

根据本公开的该配置，当冷却流体从作为最上层的第四层喷洒时，冷却流体可以从冷却管的第一层流动到第三层。因此，由于从第四层喷洒的冷却流体，可以确保冷却排气气体和抑制火焰等的效果，并且由于冷却流体从第一层到第三层流过冷却管，也可以实现排气单元300的冷却效果。此外，由于冷却流体从第一层到第三层流过冷却管，因此还可以发挥从模块壳体200中存在的电芯组件100吸收热的功能。

图7是示意性地示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的元件的侧视图。在图7中，为了便于解释，移除了排气单元300。当描述本公开的各个实施方式(包括本实施方式)时，对于以上实施方式的描述同样或类似适用的部分，省略其描述，并且主要描述不同的部分。

参考图7，冷却单元400可以具有在排气单元300的内部空间中弯折的管形状，并且可以包括相对于排气气体的流动方向以一定角度(例如，锐角)而不是直角倾斜的倾斜部分E1。特别地，倾斜部分可以包括上倾斜部分(第一倾斜部分)S1和下倾斜部分(第二倾斜部分)S2。在这种情况下，上倾斜部分S1可以朝向排放出口朝向底部倾斜，并且下倾斜部分S2可以朝向排放出口朝向顶部倾斜。上倾斜部分S1的下端和下倾斜部分S2的上端可以在顶点部分E2处彼此连接。

根据本公开的该实施方式，排出气体可以集中在特定部分上。例如，在图7的配置中，从排气孔H1排放到排气通道V的排气气体可以沿上倾斜部分S1和下倾斜部分S2流动，如箭头所标记的。沿倾斜部分流动的排气气体可以集中在上倾斜部分S1和下倾斜部分S2彼此相遇的顶点部分E2上。因此，在冷却管的整个区段中，顶点部分E2可比其它部分更容易破裂。

此外，参考图7的配置，冷却管(即，冷却单元400)可以包括在垂直于排气气体的流动方向的方向上突出的突起F1和F2。此外，突起F1和F2可以通过弯折冷却管来实施。

根据本公开的该实施方式，由于突起F1和F2在垂直于排气气体的流动方向(水平方向)的方向(竖直方向)上延伸得长，因此可以改善排气气体的冷却效率。此外，在这种情况下，可以防止排气气体中包括的火焰或颗粒排放到外部。

特别地，突起F1和F2可以在排气气体的流动方向上位于比倾斜部分E1靠后的后部分处，位于比作为破裂位置的顶点部分E2更靠后的后部分处。在这种情况下，可以防止从破裂位置(顶点部分E2)喷洒的冷却流体朝排气单元300的排放出口定向。特别地，在图7的配置中，由于冷却管的形状和破裂位置(顶点部分E2)，冷却流体可以在-Y轴方向上定向。在这种情况下，由于突起F1和F2抑制冷却流体在-Y轴方向上移动，因此冷却流体可以不容易排放到排放出口O1，而是可以尽可能地保留在排气通道V中。因此，在这种情况下，可以进一步改善冷却流体冷却和阻挡火焰的效果。

图8是示意性地示出根据本公开的又一实施方式的电池模块的元件的剖视图。例如，图8示出了在图7的电池模块的配置中，在装配有排气单元300的状态下沿线A5-A5’剖切的剖视图。

参考图8，当冷却单元400位于模块壳体200的外表面与排气单元300的内表面之间的空间中时，一部分可以靠近模块壳体200的外表面，另一部分可以靠近排气单元300的内表面。例如，在图8中，作为同一冷却管的不同部分，部分F1可以接触模块壳体200的外表面，并且部分F2可以接触排气单元300的内表面。

根据本公开的这种配置，由于冷却管的尺寸(直径)小于排气通道V的宽度，因此可以防止冷却管完全阻挡排气的流动，并且可以进一步改善冷却管冷却和阻挡火焰等的效果。例如，在图8的配置中，冷却管可以在左右方向上交替地形成。在这种情况下，排气气体通常可以在排气通道V中沿前后方向(Y轴方向)流动，但是由于冷却管，排气气体可以部分地弯折并且沿左右方向(X轴方向)流动。因此，在这种情况下，可以改善排气气体的冷却效率，并且可以进一步改善抑制排气气体中包括的火花或火焰移动的效果。

图9是示意性地示出根据本公开的另一实施方式的电池模块的元件的立体图。图10是根据一个实施例沿图9的线A6-A6’剖切的剖视图。在描述本实施方式时，将主要描述与以上实施方式的不同之处。

参考图9和图10，排气单元300可以联接到模块壳体200的上部分。在这种情况下，冷却单元400的至少一部分可以设置在排气单元300的内部空间中。特别地，当排气孔H1位于模块壳体200的顶表面中时，排气单元300可以附接到模块壳体200的上部分以对应于排气孔H1。冷却单元400还可以位于模块壳体200的上部分上。例如，冷却单元400的至少一部分可以位于模块壳体200的上部分的外表面与排气单元300的内表面之间的空间中。

此外，当排气孔H1形成在模块壳体200的顶表面的左侧和右侧上时，排气单元300可以附接到模块壳体200的上部分的左侧和右侧，如图9中所示。在这种情况下，当从排气孔H1排放排气气体时，排气气体可以在图9中向前(-Y轴方向)移动并且可以排放到外部。

根据本公开的该实施方式，由于排气孔H1形成在模块壳体200的上部分中，因此高温排气气体可以更快速地被排放。此外，在这种情况下，当从冷却单元400排放诸如水之类的冷却流体时，排放的冷却流体可以易于被引入到模块壳体200中，如图10中的箭头所标记的。因此，可以更可靠地抑制模块壳体200中的火灾。

图11是示意性地示出根据本公开的又一实施方式的电池模块的一些元件的视图。具体地，图11可以是根据另一实施例沿图9的线A6-A6’剖切的剖视图。

参考图11，模块壳体200的外部可以形成壳体倾斜部分CS。特别地，壳体倾斜部分CS可以在模块壳体外部形成为使得高度朝向排气孔H1逐渐减小。此外，排气孔H1可以位于模块壳体200的上部外表面上的最低部分处。

根据本公开的该实施方式，从冷却单元400排放的冷却流体可以更顺畅且快速地经由排气孔H1被引入到模块壳体200中，如图11中的箭头所标记的。因此，在该实施方式中，可以更有效地抑制模块壳体200中的火灾。

图12是示意性地示出根据本公开的又一实施方式的电池模块的元件的立体图。在描述本实施方式时，将主要描述与以上实施方式的不同之处。

参考图12，两个排气单元300可以分别联接到模块壳体200的顶表面上的左侧和右侧，并且排气单元300的排气方向可以彼此相反。即，设置在模块壳体200的顶表面的左侧的排气单元300的排气方向可以是向后方向(+Y轴方向)，并且设置在模块壳体200的顶表面的右侧的排气单元300的排气方向可以是向前方向(-Y轴方向)。在该实施方式中，冷却单元400的端部突出的部分可以在顶表面左侧的排气单元300和顶表面右侧的排气单元300中彼此相对。

根据本公开的该实施方式，由于多个排气单元300的排气方向彼此不同，因此排气气体可以是分布的并且可以不集中在特定部分上。因此，在这种情况下，可以防止特定部分由于排气气体的集中而过热。

此外，冷却单元400的至少一部分可以位于模块壳体200的内部空间中。例如，冷却单元400的一部分可以穿过排气孔H1插入模块壳体200的内部空间中。特别地，冷却单元400的潜在破裂部分可以位于模块壳体200的内部空间中。

根据该实施方式，可以更容易地抑制电池模块的火灾。特别地，当冷却单元400在模块壳体200的内部空间中破裂时，冷却流体可以直接注入到模块壳体200的内部空间中。因此，可以更有效且快速地进行借助冷却流体的灭火。

图13是示意性地示出根据本公开的一个实施方式的从上方观察的电池组的视图。即使在本实施方式中，对于同样或类似地适用以上实施方式的描述之部分，省略其描述。

参考图13，根据本公开的电池组可以包括根据本公开的一个或更多个电池模块M。特别地，为了增加容量和/或输出，根据本公开的电池组可以包括多个根据本公开的电池模块M。在这种情况下，上述配置可以应用于每个电池模块M。例如，每个电池模块M均可以包括电芯组件100、模块壳体200、排气单元300以及冷却单元400。多个电池模块M可以容纳在电池组壳体PH中。

在根据本公开的电池组中，即使在特定电池模块中发生热事件时，也可以确保高于一定水平的安全性。特别地，包括在根据本公开的电池组中的电池模块M可以包括排气单元300，可以借助排气单元300如箭头所标记的那样排放排气气体。特别地，冷却单元400可以位于排气气体的排放路径中。因此，可以降低排放到外部的排气气体的温度，并且排气气体中尽可能地不包括可能导致着火的因素(诸如火花、电极放电材料和碳化物)。因此可以防止在其它电池模块M中以及在对应的电池模块M周围发生着火或热失控的传播。

此外，在根据本公开的电池组中，由于可以借助每个电池模块中包括的排气单元300来控制排气方向，因此排气气体可以不直接朝向其它电池模块喷洒。例如，如图13中所示，当多个电池模块M布置成两列(即左列和右列)时，在电池组壳体中，对于左列的电池模块M，排气单元300的喷洒方向可以是向左的方向，而对于右列的电池模块M，排气单元300的喷洒方向可以是向右的方向。在这种情况下，当从特定电池模块(例如M4)排放排气气体时，排气气体可以不朝向其它电池模块定向，因此可以更有效地防止热事件由于排气气体而扩散到其它电池模块。

此外，尽管未示出，但是除了电池模块M或电池组壳体PH之外，根据本公开的电池组还可以在电池组壳体PH的内部空间中包括在提交本申请时公知的电池组的各种元件，诸如电池管理系统(BMS)、汇流条、继电器和电流传感器。

此外，在上述各种实施方式中，应用于电池模块的排气单元300和冷却单元400也可以应用于电池组，将参考图14对此进行进一步描述。

图14是示出根据本公开的另一实施方式的从上方观察的电池组的视图。例如，图14可以示出处于移除电池组壳体PH的上侧的状态下的电池组的元件，如图13中所示。即便在本实施方式中，也将主要描述与以上实施方式的不同之处。

参考图14，容纳有多个电池模块M的电池组壳体PH的至少一侧可以形成有电池组孔H2。电池组孔H2可以形成为使得电池组壳体PH的内部空间和外部空间彼此连通。特别地，电池组孔H2可以用作供电池组壳体PH的内部空间中的气体等排放到外部的路径。

在该配置中，电池组壳体PH上可以安装根据本公开的排气单元300和冷却单元400。特别地，如图14中所示，当电池组壳体PH中形成有电池组孔H2时，排气单元300可以附接到电池组壳体PH外部的形成电池组孔H2的部分。冷却单元400可以设置在排气单元300的内部空间中，即，在电池组壳体PH的外表面与排气单元300的内表面之间。

即，根据该实施方式的电池组可以包括：一个或更多个电池模块M；电池组壳体PH；排气单元300；以及冷却单元400，其中电池组壳体PH具有容纳一个或更多个电池模块M的内部空间并且包括电池组孔H2，排气单元300安装在电池组壳体PH上并配置成允许从电池组孔H2排放的排气气体被引入并向外部排放，并且冷却单元400的至少一部分设置在排气气体流过的路径中，并且冷却单元400配置成吸收热并将热释放到外部。

在这种情况下，从任意电池模块M产生的排气气体等可以穿过如图14的箭头所标记的电池组孔H2，并且可以被引入到位于电池组壳体PH外部的排气单元300中。如上所述，由于冷却单元400，排气气体可以被冷却，并且防止排气气体中包括的火花、电极放电材料和碳化物排放到外部。

如在该实施方式中，安装在模块壳体200上的排气单元300和冷却单元400的各个实施方式可以以相同或类似的方式应用于安装在电池组壳体PH上的排气单元300和冷却单元400。

如图14中所示，排气单元300和冷却单元400可以不包括在每个电池模块M中。然而，如图13中所示，排气单元300和冷却单元400可以单独地附接到每个电池模块M。

此外，在图14的实施方式中，电芯组件100容纳在模块壳体200中并且以模块化形式设置在电池组壳体PH中。然而，在根据本公开的另一实施方式的电池组中，电芯组件100可以不容纳在模块壳体200中，而是可以以电芯-电池组的方式直接安装在电池组壳体PH上。在这种情况下，电池模块M可以仅包括电芯组件100，而不包括模块壳体200。诸如电池管理系统(BMS)之类的控制装置和诸如继电器和电流传感器之类的电子部件可以一起容纳在电池组壳体PH的内部空间中。

根据本公开的电池模块或根据本公开的电池组可以应用于诸如电动车辆或混合动力车辆之类的车辆。即，根据本公开的车辆可以包括根据本公开的电池模块或根据本公开的电池组。此外，除了电池模块或电池组之外，根据本公开的车辆还可以包括车辆中所包括的各种其它元件。例如，除了根据本公开的电池模块之外，根据本公开的车辆还可以包括车身、马达或诸如电子控制单元(ECU)之类的控制装置。

此外，根据本公开的电池模块可以应用于能量存储系统(ESS)。即，根据本公开的ESS可以包括根据本公开的电池模块或根据本公开的电池组。

本领域普通技术人员将理解，当使用指示诸如上、下、左、右、前和后之类的方向的术语时，这些术语仅是为了便于解释，并且可以根据目标对象的位置、观察者的位置等而变更。

虽然已经参考实施方式和附图描述了本公开的一个或更多个实施方式，但是本公开不限于此，并且本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

[附图标记说明]

100：电芯组件

200：模块壳体

300：排气单元

310：主体；320：弯折部分

400：冷却单元

H1：排气孔

O1：排放出口

V：排气通道

12：入口；O2：出口

D1：破裂部分

S1：上倾斜部分；S2：下倾斜部分

CS：壳体倾斜部分

M：电池模块

PH：电池组壳体

H2：电池组孔

Claims (13)

1.一种电池模块，所述电池模块包括：

电芯组件，所述电芯组件包括一个或更多个电池电芯；

模块壳体，所述模块壳体具有容纳所述电芯组件的内部空间，所述模块壳体包括排气孔，从所述电芯组件产生的排气气体经由所述排气孔排放；

排气单元，所述排气单元设置在所述模块壳体的外部，并且配置成允许从所述排气孔排放的排气气体被引入并向外部排放；以及

冷却单元，所述冷却单元包括设置在所述排气气体流过的路径中的至少一部分，所述冷却单元配置成吸收热并将所述热释放到外部。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却单元的至少一部分设置在所述排气单元中。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述排气单元具有至少一端弯折的板形状，并且所述排气单元的弯折端附接到所述模块壳体的外表面。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却单元的至少一部分位于所述模块壳体的外表面与所述排气单元的内表面之间。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却单元的至少一部分接触所述模块壳体的外表面。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却单元包括冷却管，所述冷却管包括供冷却流体流过的中空部。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述冷却管的至少一部分在所述排气单元的内部空间中弯折。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却单元配置成由于所述排气气体而破裂。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述冷却单元中的预定位置处预先形成有破裂部分，所述破裂部分配置成由于预设温度或压力而破裂。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述排气单元位于所述模块壳体的侧表面上，

其中，所述破裂部分位于所述排气单元的内部空间中的上部分处。

11.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至10中的任一项所述的电池模块。

12.一种电池组，所述电池组包括：

一个或更多个电池模块；

电池组壳体，所述电池组壳体具有容纳所述一个或更多个电池模块的内部空间，所述电池组壳体包括电池组孔；

排气单元，所述排气单元安装在所述电池组壳体上并且配置成允许从所述电池组孔排放的排气气体被引入并向外部排放；以及

冷却单元，所述冷却单元包括设置在所述排气气体流过的路径中的至少一部分，所述冷却单元配置成吸收热并将所述热释放到外部。

13.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求1至10中的任一项所述的电池模块。