CN217468561U - 电池模块、包括该电池模块的电池架以及能量存储设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及电池模块、包括该电池模块的电池架以及能量存储设备。根据本实用新型的实施例的电池模块包括：至少一个电池单体；模块壳体，所述模块壳体用于容纳所述至少一个电池单体；灭火单元，所述灭火单元的至少一部分被布置在所述模块壳体中，并且所述灭火单元将灭火剂直接喷射到所述模块壳体中；以及绝缘盖，所述绝缘盖至少部分地覆盖所述灭火单元，并且所述绝缘盖的至少一部分被布置在所述模块壳体中。

Description

电池模块、包括该电池模块的电池架以及能量存储设备
技术领域
本公开涉及一种电池模块、包括该电池模块的电池架和包括所述电池架的能量存储设备。
本申请要求于2019年11月8日在韩国提交的韩国专利申请 10-2019-0142955号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
二次电池高度适用于各种产品，并且表现出优异的电气性能，诸如高能量密度等，因此二次电池不仅普遍地用在便携式设备中，而且还用在由电力源驱动的电动车辆(EV)或混合动力电动车辆(HEV)中。由于二次电池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副产品，因此作为用于提高环境友好性和能量效率的新能源，二次电池备受关注。
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约为2.5V到4.5V。因此，如果需要更高的输出电压，则可以串联连接多个电池单体来构造电池组。另外，根据电池组所需的充电/放电容量，可以并联连接多个电池单体来构造电池组。因此，可以根据所需的输出电压或要求的充电/放电容量来不同地设定电池组中所包括的电池单体的数目。
同时，当多个电池单体被串联或并联连接来构造电池组时，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，能量存储设备可以被构造成包括至少一个电池组，所述至少一个电池组包括至少一个电池模块。
在常规的电池模块中，当在电池模块中发生热失控时，热失控在电池模块内部的电池单体之间连续地传递，从而损坏所有的电池单体。
因此，需要找到一种在热失控发生时阻断热失控的技术。
实用新型内容
技术问题
本公开涉及提供一种电池模块、包括这种电池模块的电池架和包括这种电池架的能量存储设备，该电池模块可以在热失控发生时阻止热失控。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，该电池模块包括：至少一个电池单体；模块壳体，该模块壳体被构造成容纳所述至少一个电池单体；灭火单元，该灭火单元被至少部分地布置在所述模块壳体的内部，并且被连接到包含灭火剂的灭火罐单元，以当在所述至少一个电池单体中发生热失控或着火时、将所述灭火剂直接喷射到所述模块壳体中；以及绝缘盖，该绝缘盖被构造成至少部分地覆盖所述灭火单元，并且被至少部分地被布置在所述模块壳体的内部。
所述绝缘盖可以被安装到所述模块壳体的后表面，并且所述模块壳体的后表面具有绝缘盖安装部，使得所述绝缘盖被安装到该绝缘盖安装部。
所述灭火单元至少部分地穿过所述模块壳体，并且在所述模块壳体的内部被布置在所述绝缘盖的内侧。
所述绝缘盖可以包括：盖基座，该盖基座被安装到所述模块壳体的后表面；盖帽，该盖帽被构造成以预定长度从所述盖基座突出到所述模块壳体中；以及喷射引导器，该喷射引导器被形成在所述盖帽处，以引导所述灭火单元的灭火剂的喷射。
所述绝缘盖可以具有热空气孔，该热空气孔被形成在所述盖帽中，并且该热空气孔被设置在与所述喷射引导器相反的一侧。
所述喷射引导器可以包括多个引导肋，所述多个引导肋沿着所述盖帽的纵向方向以预定长度形成，并且所述多个引导肋被布置成彼此间隔开预定距离，以形成多个开口。
所述灭火单元可以包括：单元本体，该单元本体被连接到灭火罐单元；以及喷嘴，该喷嘴被设置到所述单元本体，以朝向在所述模块壳体的内部的电池单体喷射灭火剂。
所述喷嘴可以包括：喷嘴本体，该喷嘴本体被连接到所述单元本体，并且具有用于喷射所述灭火剂的喷射孔；以及玻璃泡，该玻璃泡被设置到所述喷嘴本体，并且被构造成覆盖所述喷射孔，当所述模块壳体的内部暴露于高于预定温度的内部气体时，所述玻璃泡与喷射孔分离或者至少部分地破裂，以所述打开喷射孔。
此外，本公开提供一种电池架，该电池架包括：至少一个根据前述实施例的电池模块；以及架壳体，该架壳体被构造成容纳所述至少一个电池模块。
此外，本公开提供一种能量存储设备，该能量存储设备包括至少一个根据前述实施例的电池架。
有益效果
根据上述各种实施例，能够提供一种电池模块、包括这种电池模块的电池架和包括这种电池架的能量存储设备，当由于异常情况而发生热失控时，该电池模块可以阻止热失控。
附图说明
图1是用于示出根据本公开实施例的电池模块的视图。
图2是示出图1的电池模块的后立体图。
图3是示出图1的电池模块的局部分解图。
图4是示出图3的电池模块的主要部分的放大图。
图5是示出图4的电池模块的局部分解立体图。
图6和图7是用于示出图5的电池模块的绝缘盖的视图。
图8是示出图1的电池模块的主要部分的截面图。
图9至图11是用于示出当图1的电池模块中发生热失控或着火时的模块壳体内部的灭火剂喷射机构的视图。
图12是用于示出根据本公开实施例的电池架的视图。
图13是用于示出根据本公开实施例的能量存储设备的视图。
具体实施方式
通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开将变得更加显而易见。应当理解，本文中所公开的实施例仅是示意性的，以更好地理解本公开，并且本公开可以以各种方式进行修改。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的电池模块的视图，图2是示出图1的电池模块的后立体图，并且图3是示出图1的电池模块的局部分解图。
参照图1至图3，电池模块10可以包括电池单体100、模块壳体 200、灭火单元300和绝缘盖400。
所述电池单体100是二次电池，并且可以被设置为袋型二次电池、方形二次电池或圆柱形二次电池。在下文中，在该实施例中，将描述所述电池单体100是袋型二次电池的情形。
可以设置一个电池单体100或多个电池单体100。在下文中，在该实施例中，将描述设置多个电池单体100的情形。
所述模块壳体200中可以容纳至少一个电池单体100或多个电池单体100。为此，所述模块壳体200可以具有用于容纳多个电池单体 100的容纳空间。
所述模块壳体200可以具有绝缘盖安装部205。
所述绝缘盖安装部205被设置在所述模块壳体200的后部处，并且可以具有预定尺寸的开口。所述绝缘盖400可以被安装到所述绝缘盖安装部205，使得(稍后解释的)灭火单元300通过所述绝缘盖400 被安装。
所述灭火单元300被至少部分地布置在所述模块壳体200的内部，并且被连接到包含灭火剂的灭火罐单元T(见图13)，当至少一个电池单体100处发生热失控或着火时，所述灭火单元300可以将灭火剂直接喷射到所述模块壳体200中。作为示例，所述灭火剂可以是水。
所述灭火单元300通过灭火剂供应管70而连接到所述灭火罐单元 T。所述灭火单元300可以被布置成在所述模块壳体200的内部至少部分地由(稍后解释的)绝缘盖400包围。也就是说，所述灭火单元300可以至少部分地穿过所述模块壳体200，并且在所述模块壳体200的内部被布置在(稍后解释的)绝缘盖400的内侧。
在该实施例中，由于所述灭火单元300将灭火剂直接喷射到所述模块壳体200中，所以当在电池模块10中的电池单体100处发生着火时，可以在早期阶段更快且更有效地灭火。
在下文中，将详细描述本实施例的灭火单元300以及覆盖所述灭火单元300的绝缘盖400。
图4是示出图3的电池模块的主要部分的放大图，图5是示出图 4的电池模块的局部分解立体图，图6和图7是用于示出图5的电池模块的绝缘盖的视图，并且图8是示出图1的电池模块的主要部分的截面图。
参照图4至图8，所述灭火单元300可以包括单元本体310和喷嘴330。
所述单元本体310可以被连接到灭火罐单元T(见图13)。具体地，所述单元本体310具有用于灭火剂的储存和流动的内部通道，并且可以通过灭火剂供应管70连接到稍后解释的灭火罐单元T(见图13)。
所述喷嘴330被设置到所述单元本体310，并且可以被布置在所述模块壳体200的内侧，以将灭火剂朝向所述模块壳体200内部的电池单体100喷射。
所述喷嘴330可以包括喷嘴本体331和玻璃泡333。
所述喷嘴本体331被连接到所述单元本体310，具体地，所述喷嘴本体331可以被安装到所述单元本体310，以与所述单元本体310的内部通道连通。
所述喷嘴本体331可以具有喷射孔332。
所述喷射孔332用于喷射灭火剂，并且可以与所述单元本体310 的内部通道连通。当所述喷射孔332打开时，灭火剂可以被喷射到外部。
所述玻璃泡333被设置到所述喷嘴本体331，并且被构造成覆盖所述喷射孔332。此外，当所述模块壳体200暴露于高于预定温度的内部气体时，所述玻璃泡333可以被构造成与所述喷射孔332分离或至少部分地破裂，以打开所述喷射孔332。
所述玻璃泡333填充有预定物质，诸如预定液体或气体。这种预定材料可以具有随着温度升高而增大体积的性质。具体地，所述玻璃泡333可以在高于预定温度例如70℃至100℃或更高时、由于预定材料的体积膨胀而破裂、熔化或与所述喷嘴本体331分离，以打开所述喷射孔332。
所述绝缘盖400用于保护所述灭火单元300，并且可以被构造成至少部分地覆盖所述灭火单元300。此外，所述绝缘盖400可以被至少部分地布置在所述模块壳体200的内部。具体地，所述绝缘盖400被安装到所述模块壳体200的后表面，并且可以被布置成至少部分地覆盖所述灭火单元300的喷嘴330。
所述绝缘盖400可以由绝缘材料制成。通过所述绝缘盖400，能够确保所述灭火单元300与所述模块壳体200内部的内部电路等之间的绝缘。
所述绝缘盖400可以包括盖基座410、盖帽430、喷射引导器450 和热空气孔470。
所述盖基座410可以被安装到所述模块壳体200的后表面。具体地，所述盖基座410可以被安装到所述模块壳体200的绝缘盖安装部205。
所述盖帽430可以以预定长度从所述盖基座410突出到所述模块壳体200中，并且至少部分地覆盖所述灭火单元300的喷嘴330。
所述喷射引导器450被形成在所述盖帽430处，并且可以引导所述灭火单元300的灭火剂被喷射。所述喷射引导器450可以被形成为打开所述盖帽430的前部和侧部。
所述喷射引导器450可以包括多个引导肋455。
多个引导肋455可以被形成为沿着所述盖帽430的纵向方向具有预定长度，并且可以彼此间隔开预定距离，以形成多个开口。多个引导肋455可以引导空气被引入到所述盖帽430中，并且在喷射稍后解释的灭火剂时引导灭火剂的喷射。
所述热空气孔470被形成在盖帽430中，并且可以被设置在与所述喷射引导件450相反的一侧。可以设置至少一个热空气孔470或多个热空气孔470，并且所述热空气孔470可以被设置成预定尺寸的孔形。
所述热空气孔470可以用作热空气通道，以确保所述绝缘盖400 的盖帽430内的平稳热传递。当稍后解释的热失控发生时，所述热空气孔470可以确保所述绝缘盖400的盖帽430内部的平稳热传递，这可以引导所述玻璃泡333在高于预定温度时更快地破裂、熔化或分离，使得所述喷射孔332被打开，以喷射灭火剂。
同时，所述电池模块10可以包括冷却空气排放单元500和冷却空气供应单元600。
所述冷却空气排放单元500被布置成与所述绝缘盖400和所述灭火单元300间隔开预定距离，并且可以被形成在所述模块壳体200的后表面处。
在所述模块壳体200的后部处，所述冷却空气排放单元500可以被设置在与所述绝缘盖安装部205相反的一侧。所述冷却空气排放单元500的下端可以被设置成与所述模块壳体200的后表面的下端相距预定高度。
所述冷却空气排放单元500具有多个排放孔，并且可以被设置在预定高度上方。因此，当灭火剂被喷射到稍后解释的所述模块壳体200 中时，能够确保预定水位，在该预定水位处，灭火剂可以在所述模块壳体200的内部填充到预定高度，从而更有效地抑制热失控或着火情况。
所述冷却空气供应单元600被设置在所述模块壳体200的前部处，并且可以将冷却空气供应到所述电池模块10的模块壳体200中，以便冷却所述电池单体100。所述冷却空气供应单元600可以与冷却空气排放单元500对角地设置，以便增加冷却循环效率。
在下文中，将更详细地描述当在电池模块10中发生着火或热失控时、根据该实施例的位于模块壳体200内部的灭火剂喷射机构。
图9至图11是用于示出当图1的电池模块中发生热失控或着火时的模块壳体内部的灭火剂喷射机构的视图。
参照图9至图11，由于至少一个电池单体100的异常情况，在所述电池模块10的模块壳体200内部的电池单体100处可能发生由过热等引起的着火情况或热失控情况。如果发生着火或热失控情况，则由于过热的电池单体100而可能在所述模块壳体200的内部生成高温气体G。
由于高温气体G，所述灭火单元300的玻璃泡333破裂或熔化，或者所述玻璃泡333与喷嘴本体331分离，从而打开所述喷射孔332，使得可以喷射灭火剂。当所述喷射孔332被打开时，所述灭火单元300 内部的灭火剂W(即水W)可以立即且直接地朝向电池单体100喷射。
因此，在本实施例中，当在所述电池模块10中发生着火情况或热失控情况时，通过所述灭火单元300将灭火剂立即且直接地向所述模块壳体200内部的电池单体100喷射，从而能够在早期阶段更迅速地抑制着火情况或热失控情况。
因此，在本实施例中，由于在早期阶段更迅速地抑制着火情况或热失控情况，所以能够更有效地预先防止诸如由于热量或火焰传递到相邻的电池单体100而导致的二次爆炸的危险情况的发生。
图12是用于示出根据本公开实施例的电池架的视图。
参照图12，电池架1可以包括多个前述实施例的电池模块10、用于容纳所述多个电池模块10的架壳体50以及被连接到所述多个电池模块10的灭火剂供应管70。
所述灭火剂供应管70可以与所述灭火单元300和稍后解释的灭火罐单元T(见图13)连通，使得当在多个电池模块10中的至少一个电池模块中发生诸如着火的异常情况时，可以将所述灭火罐单元T的灭火剂引导为朝向已经发生异常情况的电池模块10供应。
由于根据该实施例的电池架1包括前述实施例的电池模块10，所以电池架1可以具有前述实施例的电池模块10的所有优点。
图13是用于示出根据本公开实施例的能量存储设备的视图。
参照图13，能量存储设备E可以作为能量源用于家庭或工业用途。能量存储设备E可以包括至少一个前述实施例的电池架1，或者在本实施例的情况下包括多个电池架1，并且包括用于容纳所述多个电池架1 的架容器C。
所述架容器C可以包括用于将灭火剂供应到多个电池架1的灭火罐单元T。所述灭火罐单元T填充有灭火剂，即水。所述灭火罐单元T 可以通过灭火剂供应管70连接到多个电池架1，以朝向多个电池架1 供应灭火水。
由于根据该实施例的能量存储设备E包括前述实施例的电池架1，因此能量存储设备E可以具有前述实施例的电池架1的所有优点。
根据如上所述的各种实施例，能够提供一种电池模块10并且能够提供包括电池模块10的电池架1和包括电池架1的能量存储设备E，当在电池模块10的内部发生热失控或者由于热失控而发生着火时，该电池模块10能够在早期阶段更快速地消除热失控或者着火。
尽管已经示出和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可以在本公开的范围内进行各种改变和修改，并且不应当从本公开的技术思想和观点单独地理解这些修改。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：
至少一个电池单体；
模块壳体，所述模块壳体被构造成容纳所述至少一个电池单体；灭火单元，所述灭火单元被至少部分地布置在所述模块壳体的内部，并且被连接到包含灭火剂的灭火罐单元，以当在所述至少一个电池单体中发生热失控或着火时、将所述灭火剂直接喷射到所述模块壳体中；以及
绝缘盖，所述绝缘盖被构造成至少部分地覆盖所述灭火单元，并且被至少部分地被布置在所述模块壳体的内部。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述绝缘盖被安装到所述模块壳体的后表面，并且
所述模块壳体的所述后表面具有绝缘盖安装部，使得所述绝缘盖被安装到所述绝缘盖安装部。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述灭火单元至少部分地穿过所述模块壳体，并且在所述模块壳体的内部被布置于所述绝缘盖的内侧。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述绝缘盖包括：
盖基座，所述盖基座被安装到所述模块壳体的所述后表面；
盖帽，所述盖帽被构造成以预定长度从所述盖基座突出到所述模块壳体中；以及
喷射引导器，所述喷射引导器被形成在所述盖帽处，以引导所述灭火单元的所述灭火剂的喷射。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述绝缘盖具有热空气孔，所述热空气孔被形成在所述盖帽中，并且所述热空气孔被设置在与所述喷射引导器相反的一侧。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述喷射引导器包括多个引导肋，所述多个引导肋沿着所述盖帽的纵向方向以预定长度形成，并且所述多个引导肋被布置成彼此间隔开预定距离，以形成多个开口。
7.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述灭火单元包括：
单元本体，所述单元本体被连接到所述灭火罐单元；以及
喷嘴，所述喷嘴被设置到所述单元本体，以朝向在所述模块壳体的内部的所述电池单体喷射所述灭火剂。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，所述喷嘴包括：
喷嘴本体，所述喷嘴本体被连接到所述单元本体，并且具有用于喷射所述灭火剂的喷射孔；以及
玻璃泡，所述玻璃泡被设置到所述喷嘴本体，并且被构造成覆盖所述喷射孔，当所述模块壳体的内部被暴露于高于预定温度的内部气体时，所述玻璃泡与所述喷射孔分离或者至少部分地破裂，以打开所述喷射孔。
9.一种电池架，其特征在于包括：
至少一个根据权利要求1-8中任一项所述的电池模块；以及
架壳体，所述架壳体被构造成容纳所述至少一个电池模块。
10.一种能量存储设备，其特征在于包括至少一个根据权利要求9所述的电池架。
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