电池组和电池架以及包括该电池架的能量存储系统的制作方法

1.本公开涉及一种电池组和电池架以及包括该电池架的能量存储系统，更特别地，本公开涉及一种针对电池模块的热失控具有改进稳定性的电池组。
2.本技术要求2019年9月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0109047号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。


背景技术：

3.目前，市售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，其中，锂二次电池具有很小的记忆效应或没有记忆效应，因此与镍类二次电池相比，锂二次电池因其能在任何方便时间进行充电、自放电率极低以及能量密度高的优点而受到更多关注。
4.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，该电极组件包括分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，其中分隔件被置于所述正极板与负极板之间；以及封装或电池袋壳，电极组件与电解质溶液一起被密封地接收在该封装或电池袋壳中。
5.近来，二次电池不仅广泛用于诸如便携式电子设备这样的小型设备，而且还广泛用于诸如车辆和能量存储系统这样的中型和大型设备。为了用于中型和大型设备应用，许多二次电池被电连接以增加容量和输出。特别地，袋型二次电池容易堆叠，并由于此优点，所以袋型二次电池被广泛用于中型和大型设备。
6.最近，随着作为能量源的使用和对大容量结构的日益增长的需求，对包括电池模块和电池管理系统(bms)的电池组的需求不断增加，该电池模块包括串联和/或并联电连接的多个二次电池。
7.通常，所述电池组包括由金属制成的外壳，以保护多个二次电池免受外部冲击或者接收并存储多个二次电池。近年来，对高容量电池组的需求不断增长。
8.然而，传统电池组或电池架包括多个电池模块，并且当每个电池模块的多个二次电池中的一些二次电池中发生热失控从而导致火灾或爆炸时，热量或火焰会蔓延到相邻的二次电池，从而导致二次爆炸。为了防止火灾或爆炸蔓延做出了努力。
9.因此，当在所述电池组或电池架的某个二次电池中发生热失控时，迅速且完善的灭火技术是及时采取应对措施所必需的。为了防止电池模块的热失控，存在用于通过bms的控制来对电池模块进行冷却或灭火的方法。
10.然而，当没有向bms供应外部电力或者bms失效或故障时，通过bms的控制进行的冷却或灭火可能无法冷却或扑灭发生热失控的电池模块中的火灾。因此，需要当bms无法运行时的灭火措施。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本公开被设计成解决上述问题，因此本公开旨在提供一种针对电池模块的热失控
具有改进稳定性的电池组。
13.本公开的这些和其他的目的和优点可以通过以下描述来理解，并且将从本公开的实施例中变得显而易见。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过其方式和组合来实现。
14.技术解决方案
15.为了实现上述目的，根据本公开的电池组包括：至少一个电池模块，所述至少一个电池模块包括多个电池单体以及接收所述多个电池单体的模块壳体；至少一个热电模块，所述至少一个热电模块被布置在所述电池模块的模块壳体的外部或内部，并且被构造成当所述电池模块的温度升高到预定温度或以上时产生电压；以及能量消耗单元，该能量消耗单元被构造成当从所述热电模块施加预定幅度的电压或以上的电压时使所述电池模块放电。
16.此外，所述模块壳体可以具有至少一个暴露孔，所述至少一个暴露孔敞开，以用于内部与外部之间的连通，并且所述热电模块可以被布置成与所述暴露孔接触。
17.此外，所述热电模块可以包括：热电腿，该热电腿包括p型腿和n型腿；电极，该电极连接所述p型腿和n型腿；以及热侧基板和冷侧基板，该热侧基板和冷侧基板被形成为板形，并且被布置在上部位置和下部位置处，以将所述电极与外部电隔离。
18.此外，所述热电模块可以被布置在所述模块壳体的外部，并所述且热侧基板的至少一部分可以被插入所述暴露孔中。
19.此外，所述模块壳体可以具有在向内方向上凹入的接收槽，以接收所述热电模块，并且所述热电模块可以被安装在所述接收槽中，使得所述冷侧基板被布置在所述接收槽上。
20.此外，所述能量消耗单元可以包括外部短路电路，该外部短路电路被电连接到所述电池模块的外部电力端子，以当从所述热电模块施加预定幅度的电压或以上的电压时消耗所述电池模块的电力。
21.此外，所述外部短路电路可以包括：消耗部，该消耗部被构造成消耗从所述电池模块供应的电力；以及至少一个操作开关，所述至少一个操作开关被构造成当供应预定电压或以上的电压时将所述电池模块电连接到电阻器。
22.此外，所述外部短路电路还可以包括改变开关，当该改变开关被供应来自所述热电模块的预定电压或以上的电压时，该改变开关被接通，以将所述电池模块的电力供应到所述操作开关，以便接通所述操作开关。
23.此外，所述操作开关可以包括：正极连接部，该正极连接部电连接到所述电池模块的正极端子；负极连接部，该负极连接部电连接到所述电池模块的负极端子；连接杆，该连接杆被构造成将所述正极连接部电连接到负极连接部；以及移动元件，该移动元件被构造成当将预定电压或以上的电力供应到所述改变开关时移动所述连接杆，使得所述连接杆在所述正极连接部与负极连接部之间接触。
24.此外，所述移动元件可以包括：加热体，该加热体的温度通过供应到所述操作开关的电力而升高到预定温度或以上；相变元件，该相变元件的一端连接到所述加热体，并且该相变元件的另一端连接到所述连接杆，其中，所述相变元件在预定温度或以上从固态相变成液态；以及压簧，该压簧的一端连接到所述连接杆，并且该压簧的另一端连接到所述加热
体，并且该压簧被构造成当所述相变元件相变成液态时挤压以移动所述连接杆。
25.此外，所述移动元件可以包括：加热体，该加热体的温度通过供应到所述操作开关的电力而升高到预定温度或以上；以及可膨胀部，该可膨胀部的一端连接到所述加热体，并且该可膨胀部的另一端连接到所述连接杆，并且该可膨胀部被构造成在预定温度或以上通过体积膨胀来移动所述连接杆。
26.此外，所述外部短路电路可以包括：辅助电池，该辅助电池供应预定电压或以上的电压；以及改变开关，当该改变开关被供应来自所述热电模块的预定电压或以上的电压时，该改变开关被接通，以将所述辅助电池的预定电压或以上的电压供应到所述操作开关，以便接通所述操作开关。
27.此外，所述操作开关可以是晶体管开关，其被构造成当被供应来自所述热电模块的预定电压或以上的电力时将所述电池模块电连接到电阻器。
28.为了实现上述目的，根据本公开的电池架包括所述电池组以及接收该电池组的电池架壳。
29.为了实现上述目的，根据本公开的能量存储系统包括至少一个电池架。
30.有益效果
31.根据本公开的方面，本公开的电池组包括能量消耗单元，该能量消耗单元被构造成当通过所述电池模块的温度升高到预定温度或以上而从所述热电模块施加预定幅度的电压或以上的电压时使所述电池模块放电。主动方法使用温度传感器或烟雾传感器来消耗电池模块的能量，而被动方法通过使得所述热电模块的电压随着所述电池模块的温度变化而升高来消耗所述电池模块的能量。本公开既可以采用主动方法，也可以采用被动方法，从而以高可靠性处理所述电池模块的热失控或爆炸。
32.根据本公开的实施例的方面，本公开的电池组可以具有用于在所述电池模块的内部与外部之间连通的暴露孔，以允许所述热电模块有效地接收所述电池模块的内部热量，因此所述能量消耗单元可以通过快速响应于所述电池模块的温度变化来使所述电池模块放电。因此，能够有效地提高电池组的安全性。
33.根据本公开的另一方面，本公开的电池模块具有在向内方向上凹入的接收槽，以将所述热电模块接收在模块壳体中。所述热电模块没有伸出所述电池模块之外，因此能够避免与外界物体的阻碍或碰撞。因此，能够防止所述热电模块的损坏，从而提高电池组的耐用性。
34.根据本公开的又一方面，本公开的能量消耗单元包括：消耗部，该消耗部消耗所述电池模块的电力；以及外部短路电路，该外部短路电路包括至少一个操作开关，并且当所述操作开关通过由所述热电模块传输的预定电压或以上的电压来电连接所述电池模块和消耗部时，所述电池模块的电力被高效地用尽。因此，能够防止电池组的电池模块中的火灾扩散或蔓延。
35.根据本公开的又一方面，本公开的能量消耗单元还包括改变开关，当该改变开关被供应来自所述热电模块的预定电压或以上的电压时，该改变开关被接通，以将所述电池模块的电力供应到操作开关，以接通所述操作开关，并且当所述操作开关通过由所述电池模块传输的预定电压或以上的电压来电连接所述电池模块和电阻器时，以高可靠性引发外部短路。因此，能够高效地用尽电池模块的电力。
附图说明
36.附图示出了本公开的优选实施例，并且与以下详细描述一起用于提供对本公开的技术精神的进一步理解。然而，本公开不应被解释为限于附图。
37.图1是根据本公开实施例的电池组的示意性立体图。
38.图2是根据本公开实施例的电池组的内部部件的示意性分解立体图。
39.图3是根据本公开实施例的电池组的热电模块的示意性立体图。
40.图4是根据本公开实施例的电池组的热电模块的示意性竖直剖视图。
41.图5是根据本公开实施例的电池组的一些部件的示意性分解立体图。
42.图6是根据本公开另一实施例的电池组的示意性立体图。
43.图7是沿线c-c'截取的图6的电池组的示意性局部剖视图。
44.图8是根据本公开实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
45.图9是根据本公开实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
46.图10是根据本公开另一实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
47.图11是根据本公开另一实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
48.图12和图13是示出了根据本公开实施例的外部短路电路的操作开关的内部部件的操作的示意图。
49.图14和图15是示出了根据本公开另一实施例的外部短路电路的操作开关的内部部件的操作的示意图。
50.图16是根据本公开实施例的能量存储系统的示意性前视图。
具体实施方式
51.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或词语不应被解释为限于一般和字典含义，而是应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来解释。
52.因此，本文描述的实施例和附图中所示的图示仅是本公开的最优选实施例，但并不旨在完全地描述本公开的技术方面，因此应当理解，在提交申请时，可能已经对其进行各种其他等效和修改。
53.图1是根据本公开实施例的电池组的示意性立体图。图2是根据本公开实施例的电池组的内部部件的示意性分解立体图。
54.根据本公开的电池组200包括至少一个电池模块100，所述至少一个电池模块100包括多个电池单体110a、至少一个热电模块210和能量消耗单元220。
55.在此，所述电池单体110a可以是袋型二次电池。例如，如图2所示，2个电池单体组件110中的每个单体组件可以包括在前后方向(y方向)上并排堆叠的21个袋型电池单体110a。
56.特别地，所述袋型电池单体110a可以包括电极组件(未示出)、电解质溶液(未示出)和袋。
57.每个电池单体110a在与地面垂直的方向(z方向)上竖立，其中当在方向f(图1中示出)上观察时，每一个电池单体110a的两个宽表面被布置在前后方向上，并且密封部被布置
在上、下、左和右方向上。换言之，每一个电池单体110a可以在竖直方向上竖立。在本说明书中，除非另有说明，否则上、下、前、后、左和右方向均在从方向f观察时定义。
58.在此，所述袋可以具有凹入的接收部。电极组件和电解质溶液可以被接收在所述接收部中。每一个袋可包括外绝缘层、金属层和内绝缘层，并且内粘合剂层在所述袋的边缘处彼此粘合以形成密封部。形成有所述电池单体110a的正极引线111和负极引线(未示出)的左端和右端(x方向)中的每一端处可以形成有平台部。
59.所述电极组件可以是涂覆有电极活性材料的电极板与分隔件的组件，并且可以包括至少一个正极板和至少一个负极板以及被置于所述正极板和负极板之间的分隔件。所述电极组件的正极板可以具有正极接线片，并且至少一个正极接线片可以连接到所述正极引线111。
60.在此，所述正极引线111的一端可以连接到所述正极接线片，并且另一端通过所述袋露出，并且露出的部分可以用作所述电池单体110a的电极端子，例如所述电池单体110a的正极端子。
61.所述电极组件的负极板可以具有负极接线片，并且至少一个负极接线片可以连接到负极引线(未示出)。所述负极引线的一端可以连接到所述负极接线片，并且另一端通过所述袋露出，并且露出的部分可以用作所述电池单体110a的电极端子，例如所述电池单体110a的负极端子。
62.如图2所示，当在图1的方向f上观察时，所述正极引线111和负极引线可以相对于所述电池单体110a的中心在相反方向(x方向)上被形成在左端和右端处。即，所述正极引线111可以被设置在相对于所述电池单体110a的中心的一端(右端)处。所述负极引线可以被设置在相对于所述电池单体110a的中心的另一端(左端)处。例如，如图2所示，所述电池组件110的每个电池单体110a可以具有在左右方向上延伸的正极引线111和负极引线。
63.在此，表示诸如前、后、左、右、上和下的方向的术语可以取决于观察者的位置或对象的放置而变化。然而，在说明书中，为了描述方便，诸如前、后、左、右、上和下的方向在从图1的方向f观察时定义。
64.根据本公开的这种构造，能够在一个电池单体110a的正极引线111与负极引线之间不造成干扰的情况下增加所述电极引线的面积。
65.所述正极引线111和负极引线可以被形成为板形。特别地，所述正极引线111和负极引线可以在水平方向(x方向)上延伸，其中宽表面在前后方向上直立。
66.在此，所述水平方向是指当所述电池模块100被放置在地面上时平行于地面的方向，并且可以被称为在垂直于竖直方向(z方向)的平面上的至少一个方向。
67.然而，根据本公开的电池模块100不限于上述袋型电池单体110a，而是可以使用在提交申请时已知的各种类型的电池单体110a。
68.至少两个电池单体组件110可以被布置在前后方向上。例如，如图2所示，2个电池单体组件110可以被布置在前后方向上，并且2个电池单体组件110可以彼此间隔开预定距离。
69.所述电池模块100还可以包括汇流条组件280。详细地，所述汇流条组件280可以包括：至少一个汇流条282，所述至少一个汇流条282被构造成电连接多个电池单体110a；和至少两个汇流条框架286，所述至少两个汇流条框架286被构造成将所述至少一个汇流条框架
282安装在外侧上。所述至少两个汇流条框架286可以被分别布置在所述电池单体组件110的左侧和右侧。
70.详细地，所述汇流条282可以包括导电金属，例如，铜、铝和镍。
71.所述汇流条框架286可以包括电绝缘材料。例如，所述汇流条框架286可以包括塑料材料。更详细地，所述塑料材料可以是聚氯乙烯。
72.模块壳体120可以具有内部空间，以在该内部空间中接收所述电池单体组件110。详细地，所述模块壳体120可以包括上盖122、基板124、前盖125和后盖126。所述上盖122、基板124、前盖125和后盖126中的每一个可以彼此螺栓联接。
73.根据本公开的这种构造，所述模块壳体120具有稳定地保护多个电池单体110a免受外部冲击的结构，从而提高所述电池模块100抵抗外部冲击的安全性。
74.图3是根据本公开实施例的电池组的热电模块的示意性立体图。图4是根据本公开实施例的电池组的热电模块的示意性竖直剖视图。
75.连同图1参考图3和图4，所述热电模块210可以被构造成被布置在所述电池模块100的模块壳体120的外侧或内侧。即，所述热电模块210可以被构造成根据所述电池模块100的内部或外部温度的变化而产生预定电压。例如，当所述电池模块100的温度升高到预定温度或以上时，增加的热量可以传递到所述热电模块210，并且产生预定电压或以上的电压。例如，所述预定温度可以是100℃或以上。可替代地，所述预定温度可以是200℃或更高。
76.在此，所述热电模块210包括热电腿211、下电极213、上电极213、作为热侧基板的下基板215以及作为冷侧基板的上基板216。
77.所述热电腿211可以由热电材料制成，即，热电半导体。所述热电半导体可以包括各种类型的热电材料，例如，硫族化物类、方钴矿类、硅化物类、包合物类和半赫斯勒类的热电材料。在根据本公开的热电模块210的情况下，在提交申请时已知的各种类型的热电半导体可以用作所述热电腿211的材料。
78.所述热电腿211可以包括n型腿211n和p型腿211p。所述n型腿211n可以通过电子运动来移动热能，所述p型腿211p可以通过空穴运动来移动热能。
79.在此，所述n型腿211n可以包括n型热电材料，所述p型腿211p可以包括p型热电材料。即，所述n型腿211n可以使用n型掺杂剂形成到热电材料中。所述p型腿211p可以使用p型掺杂剂形成到热电材料中。
80.例如，所述热电腿211可以使用包含cosb3作为基本成分的方钴矿类热电材料。所述n型掺杂剂可以包括ni、pd、pt、te、se。所述p型掺杂剂可以包括fe、mn、cr、sn。在此，所述n型掺杂剂可以替代cosb3的sb位点，以导致过剩电子，并且所述p型掺杂剂可以替代cosb3的sb位点，以导致空穴。
81.根据本公开的热电腿211可以包括作为基本单元的成对p型腿211p和n型腿211n。
82.所述热电腿211可以通过批量烧结热电材料而形成。例如，所述热电腿211可以被形成为棒形，即，矩形棱柱形状，如图3所示。然而，本公开不限所述热电腿211的特定形状。
83.所述p型腿211p和n型腿211n可以通过以下步骤来制造：混合每种原材料，通过热处理进行合成，并且进行烧结。然而，本公开不限于所述热电腿211的特定制造方法。
84.如图3所示，根据本公开的热电模块210可以包括多个热电腿211，即，多个p型腿211p和多个n型腿211n。所述多个p型腿211p和多个n型腿211n可以包括以交替方式布置并
且彼此连接的不同类型的热电设备。特别地，所述p型腿211p和n型腿211n可以沿着水平方向布置在平面(图中的x-y平面)上，并且彼此间隔开预定距离。
85.所述p型腿211p和n型腿211n可以通过电极213彼此连接。即，每个热电腿211的上端可以接合到所述上电极213，并且每个热电腿211的下端可以接合到所述下电极213。大多数热电腿211的上端和下端可以通过所述上电极213和下电极213连接到相邻的不同类型的热电腿211。
86.所述上电极213和下电极213可以由导电材料制成，特别是金属。例如，所述上电极213和下电极213可以包括cu、al、ni、au、ti或它们的合金。所述上电极213和下电极213可以被形成为板形。例如，所述上电极213和下电极213可以被形成为铜板的形状。
87.所述上电极213和下电极213可以被设置在所述p型腿211p和n型腿211n之间，以连接所述p型腿211p和n型腿211n。即，所述下电极213的一端可以接合并连接到所述n型腿211n的下端，所述下电极213的另一端可以接合并连接到所述p型腿211p的下端。所述上电极213的一端可以接合并连接到所述n型腿211n的上端，并且所述上电极213的另一端可以接合并连接到所述p型腿211p的上端。即，所述上电极213和下电极213中的每一个的两端可以接合到不同类型的热电腿211。由于所述上电极213和下电极213的两端接合到所述热电腿211，所以所述上电极213和下电极213可以被形成为在一个方向上较长的矩形板的形状，以便容易地将所述热电腿211接合到两端。
88.根据本公开的热电模块210可以包括多个上电极213和多个下电极213。例如，所述热电模块210可以包括多个热电腿211，并且在这种情况下，所述上电极213和下电极213可以被不同地设置在每个热电腿211的上端和下端处。因此，每个热电模块210可以包括多个上电极213和多个下电极213。在这种情况下，所述热电模块210可以包括电极阵列。
89.根据本公开的热电模块210可以使用在提交申请时已知的各种类型的热电腿211和/或电极213。
90.所述下基板215可以包括电绝缘材料。因此，所述下基板215可以将所述热电模块210的下外侧与所述下电极213电隔离。特别地，所述下基板215可以由具有高导热性的陶瓷材料制成。例如，所述下基板215可以全部或部分地包括氧化铝(al2o3)。所述下基板215可以由在20℃下具有10w/mk或以上的导热率的陶瓷材料制成。所述下基板215可以包括这样的基板层：其由导电材料(例如金属)制成，且表面涂覆有电绝缘材料。本公开不限所述下基板215的特定材料，而是可以使用在提交申请时已知的各种类型的基板材料。
91.所述下基板215可以被形成为板形。即，所述下基板215可以具有2个宽表面。例如，所述下基板215可以由氧化铝板形成。
92.所述下基板215可以被布置在所述下电极213的下方，并且被附接到所述下电极213的下表面。即，所述下基板215可以被放置成具有被布置在上部位置和下部位置处的2个宽表面，使得上表面被附接到所述下电极213的下表面。
93.在此，所述下基板215可以被附接到一个热电模块210中所包括的多个下电极213中的至少一个下电极的下表面。例如，如图3所示，所述热电模块210可以包括一个下基板215，并且所述下基板215的上表面可以接合到所述下电极213的下表面。可替代地，所述热电模块210可以包括多个下基板215，并且所述下基板215的上表面可以接合到一些下电极213的下表面。
94.以与所述下基板215相同的方式，所述上基板216可以包括电绝缘材料。因此，所述上基板216可以将所述热电模块210的上外侧与上电极213电隔离。所述上基板216可以由具有高导热率的陶瓷材料制成，例如氧化铝al2o3，或者基板层可以由表面涂覆有电绝缘材料的导电材料制成。本公开不限所述上基板216的特定类型的材料，而是可以使用在提交申请时已知的各种类型的基板材料。
95.以与所述下基板215相同的方式，所述上基板216可以被形成为板形。即，所述上基板216可以具有2个宽表面。例如，所述上基板216可以由氧化铝板形成。
96.所述上基板216可以被布置在所述上电极213上，并且被附接到所述上电极213的上表面。即，所述上基板216可以被放置成具有布置在上部位置和下部位置处的2个宽表面，使得下表面被附接到所述上电极213的上表面。
97.在此，所述上基板216可以被附接到一个热电模块210中所包括的多个上电极213中的至少两个上电极的上表面。例如，如图3所示，所述热电模块210可以包括一个上基板216，并且所述上基板216的下表面可以接合到所有上电极213的上表面。可替代地，所述热电模块210可以包括两个或更多个上基板216，并且所述上基板216的下表面可以接合到至少两个上电极213的上表面。
98.通常，所述热电模块210被布置在热侧与冷侧之间。因此，所述上基板216和下基板215中的一个可以位于热侧，另一个可以位于冷侧。术语“上”和“下”可以取决于所述热电模块210或观察者的位置而改变，并且为了描述方便，在本文中基于布置在冷侧上的上基板216和布置在热侧上的下基板215来描述本公开。即，在说明书中，所述上基板216可以是冷侧基板，所述下基板215可以是热侧基板。
99.所述能量消耗单元220可以被构造成在所述电池模块100升高到预定温度或以上的情况下、当从所述热电模块210施加预定幅度或以上的电压时使所述电池模块100放电。预定幅度或以上的电压可以是1.2v或以上。例如，所述能量消耗单元220可以被构造成向电阻器225a、功率电阻器或电动机施加电力，以消耗所述电池模块100的电力。
100.根据本公开的这种构造，本公开的电池组200包括能量消耗单元220，该能量消耗单元220被构造成在所述电池模块100升高到预定温度或以上的情况下、当从所述热电模块210施加预定幅度或以上的电压时使所述电池模块100放电，因此与使用温度传感器或烟雾传感器的电池模块100的主动能量消耗相反，能够通过所述热电模块210的电压随着电池模块100的温度变化而升高来使用所述电池模块100的被动能量消耗。
101.即，传统电池组200使用主动方法，该主动方法使用电池管理系统(bms)检测电池模块100的异常状况，并且消耗所述电池模块100的能量，但当bms未被供应外部电力或bms因故障无法运行时，难以自动应对所述电池模块100的火灾或爆炸。
102.因此，本公开被构造成通过使用响应于所述电池模块100的温度变化的热电模块210的被动方法(而不是诸如bms的主动构造)来应对电池模块100的火灾或爆炸，从而在bms无法运行时采取对策。因此，能够显著提高所述电池组200的安全性。
103.图5是根据本公开实施例的电池组的一些部件的示意性分解立体图。
104.参考图5，所述模块壳体120可以具有至少一个暴露孔125h，内部和外部通过所述至少一个暴露孔125h彼此连通。例如，如图5所示，所述电池模块100的模块壳体120可以具有4个暴露孔125h。如图5所示，所述热电模块210可以被布置成与所述暴露孔125h接触。所
述暴露孔125h的尺寸可以小于所述热电模块210的下基板215。
105.所述热电模块210可以被布置在所述模块壳体120的外侧，并且所述热侧基板215(下基板)的至少一部分可以插入所述暴露孔125h中。在这种情况下，所述暴露孔125h可以具有与所述下基板215相同或相似的平面尺寸，使得所述热电模块210的下基板215插入所述暴露孔125h中。
106.根据本公开的这种构造，本公开的电池组200具有暴露孔125h，所述电池模块100的内部和外部通过该暴露孔125h彼此连通，从而有效地将所述电池模块100的内部热量传递到所述热电模块210，并且所述能量消耗单元220可以响应于所述电池模块100的温度变化而使得所述电池模块100放电。因此，能够有效地增加所述电池组200的安全性.
107.图6是根据本公开另一实施例的电池组的示意性立体图。图7是沿线c-c'截取的图6的电池组的示意性局部剖视图。
108.参考图6和图7，当与图1的电池组200相比时，根据本公开另一实施例的电池组200a的模块壳体120a还可以包括在向内方向上(朝向所述电池模块的内部)凹入的接收槽218h，以接收所述热电模块210。其他部件相同。
109.例如，如图6所示，所述模块壳体120a可以具有4个接收槽218h。所述热电模块210可以嵌入4个接收槽218h中的每一个中。在这种情况下，所述热电模块210可以被安装在所述接收槽218h上，使得冷侧基板216(上基板)可以被布置在所述接收槽218h上。
110.根据本公开的这种构造，所述模块壳体120a具有在向内方向上凹入的接收槽218h，以接收所述热电模块210，以防止所述热电模块210伸出所述电池模块100之外，从而避免与外部物体的阻碍。因此，能够防止所述热电模块210的损坏。
111.所述热电模块210被布置成更靠近所述电池模块100的内部，并且位于所述接收槽218h的内壁周围，因此所述电池模块100的内部热量可以更有效地传递到所述热电模块210。因此，当所述电池模块100的温度升高到预定温度或以上时，所述能量消耗单元220可以快速消耗所述电池模块100的电力。
112.图8是根据本公开实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
113.连同图1参考图8，所述能量消耗单元220可以包括外部短路电路221。当从所述热电模块210施加预定幅度或以上的电压时，所述外部短路电路221可以电连接到所述电池模块110的外部电力端子，并且被构造成消耗所述电池模块100的电力。
114.详细地，所述外部短路电路221可以包括：短路路径a1，该短路路径a1电连接所述电池模块100的正极端子和负极端子；以及操作路径a2，该操作路径a2被构造成允许所述热电模块的电流流向操作开关。消耗部225和至少一个操作开关223可以被设置在所述短路路径a1上。所述消耗部225可以包括被构造成消耗从所述电池模块100供应的电力的设备，例如，功率电阻器、电阻器或分流电阻器。
115.当沿着所述操作路径a2供应预定电压或以上的电压时，所述操作开关223可以被构造成电连接所述电池模块100和消耗部225。所述操作开关223可以可逆地或不可逆地接通。
116.根据本公开的这种构造，所述能量消耗单元220包括外部短路电路221，该外部短路电路221包括消耗部225和至少一个操作开关223，以允许所述操作开关223通过由所述热电模块210传输的预定电压或以上的电压来电连接所述电池模块100和消耗部225，以便有
效地消耗所述电池模块100的电力。
117.图9是根据本公开实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
118.参考图9，本公开的外部短路电路221a可以包括作为所述操作开关223的晶体管开关223a。
119.当所述晶体管开关223a被供应来自所述热电模块210的预定电压或以上电压的电力时，所述晶体管开关223a可以被构造成将所述电池模块100电连接到电阻器225a。在此，所述晶体管开关223a可以是双极结型晶体管(bjt)。
120.例如，如图9所示，图9的操作开关223可以被设置为晶体管开关。在这种情况下，所述热电模块210的正极端子和负极端子可以分别连接到所述晶体管开关223a的基极b和发射极e。所述电池模块100的正极端子和负极端子可以分别连接到所述晶体管开关223a的集电极c和发射极e。
121.在这种情况下，当对所述基极b施加预定电压或以下电压时，所述晶体管开关223a被切断(切断模式)，以使所述开关保持关断状态，以防止电流从所述集电极c流动到发射极e。
122.当对所述基极b施加预定电压或以上的电压时，所述晶体管开关223a转变成接通状态，以允许电流从所述集电极c流动到发射极e。在这种情况下，所述电池模块100的电力可以电连接到被布置在所述短路路径a1上的电阻器225a。因此，所述电池模块100的电力可以被所述消耗部225的电阻器225a快速地消耗。
123.因此，当所述电池模块100的温度升高到预定温度或以上的温度时，所述热电模块210可以产生预定电压或以上的电压。由所述热电模块210产生的预定电压或以上的电压可以被施加到所述晶体管开关223a的基极，从而导致饱和，并且可以接通开关，以允许电流从所述集电极c流动到发射极e。因此，电流可以在所述短路路径a1中流动，并且所述电池模块100的电力可以通过所述电阻器225a快速消耗。
124.可以根据所述电池模块100的电力的电流的幅度来设置多个晶体管开关223a。例如，当所述电池模块100的电力的电流为400a时，外部短路电路221a可以包括2个具有200a工作电流的晶体管开关。
125.根据本公开的这种构造，当所述操作开关223是被构造成在从所述热电模块210接收到预定电压或以上电压的电力时、将所述电池模块100电连接到所述电阻器225a的晶体管开关时，开关操作更快，从而导致所述电池模块100的电力消耗更快。所述晶体管开关抗磨损，从而防止所述开关变得无法操作。
126.虽然图9的实施例描述了基于bjt的晶体管开关，但所述晶体管开关不一定必需限于此，而是可以包括其他类型的开关设备，例如场效应晶体管(fet)。
127.图10是根据本公开另一实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
128.参考图10，与图9的外部短路电路221a相反，根据另一实施例的外部短路电路221b还可以包括所述操作开关223中的开关路径a3，以连接所述电池模块100的正极端子和负极端子。
129.图10的外部短路电路还可以包括被布置在所述开关路径a3上的改变开关227。所述改变开关227可以被构造成当从所述热电模块210供应预定电压或以上电压时被接通。例如，所述改变开关227可以是当施加预定电压或以上的电压时被接通的晶体管开关。
130.例如，如图10所示，所述改变开关227可以被设置为晶体管开关。在这种情况下，所述热电模块210的正极端子和负极端子可以分别连接到晶体管开关227a的基极b和发射极e。所述电池模块100的正极端子和负极端子可以分别连接到所述晶体管开关227a的集电极c和发射极e。
131.因此，所述改变开关227可以被构造成在接通时将所述电池模块100的电力供应到所述操作开关223。在这种情况下，所述操作开关223可以包括被分别布置在开关路径a3和短路路径a1上的驱动部223a和打开/关闭部223b。即，所述驱动部223a可以被构造成驱动所述打开/关闭部223b的打开/关闭。所述驱动部223a可以被布置在所述开关路径a3上，以从所述电池模块100接收预定电压或以上电压。所述操作开关223的打开/关闭部223b可以在正常状况下保持打开状态，以使所述操作开关223保持关断状态，从而防止电流在所述短路路径a1中流动。然而，当预定电压或以上电压被施加到所述驱动部223a时，所述打开/关闭部223b可以被接通。因此，可以允许电流在所述短路路径a1中流动。
132.在这种情况下，当施加到所述操作开关223的电池模块100的电力是预定电压或以上的电压时，所述操作开关223可以被接通。当所述操作开关223被接通时，所述电池模块100和电阻器225a可以彼此电连接。因此，所述电池模块100的电力可以被电阻器225a快速消耗。
133.例如，即使当仅施加一次预定电压或以上的电压时，所述操作开关223也可以被接通，并且保持在接通状态。即，所述操作开关223可以是不可逆地工作的安全开关。例如，所述操作开关223可以是来自奥托立夫公司的热熔保险丝。
134.根据本公开的这种构造，所述外部短路电路221b还包括改变开关227，当该改变开关227被供应来自所述热电模块210的预定电压或以上的电压时，该改变开关227被接通，以将所述电池模块100的电力供应到所述操作开关223，以便接通所述操作开关223，使得所述操作开关223通过由所述电池模块100传输的预定电压或以上的电压来将所述电池模块100电连接到电阻器225a，从而以高可靠性引发外部短路。因此，能够有效地消耗所述电池模块100的电力。
135.此外，与图9的外部短路电路221a相反，在图10所示的本公开的外部短路电路221b中，所述操作开关223和改变开关227可以包括不同类型的开关，以改变接通所述开关的工作电压的范围。即，能够减小接通电连接到所述热电模块210的改变开关227的开关的电压范围。相反，所述操作开关223可以被构造成具有高工作电压或电流范围，因此即使在所述电池模块100的高电压或电流流动时，也提供少量操作开关223。
136.换言之，本公开不同地使用可以通过所述热电模块210的电压接通的开关以及可以通过所述电池模块100的电力接通的开关，从而实现更高效的设计和生产成本的节约，并且提高开关的操作可靠性。
137.图11是根据本公开另一实施例的电池组的外部短路电路的示意图。
138.参考图11，当与图10的外部短路电路221b相比时，根据另一实施例的外部短路电路221c还可以包括被布置在开关路径a3上的辅助电池228，以向所述操作开关223供应预定电压或以上的电压。
139.所述辅助电池228可以被构造成向所述操作开关223供应预定电压或以上的电压。在这种情况下，所述预定电压或以上的电压可以具有足够高以接通操作开关223的幅度。当
所述电池模块100的温度升高到预定温度或以上温度时，所述外部短路电路221c可以包括改变开关227，该改变开关227被构造成当被供应来自所述热电模块210的预定电压或以上的电压时被接通。
140.即，所述改变开关227可以被构造成当被接通时将所述辅助电池228的电力供应到所述操作开关223。在这种情况下，所述操作开关223可以包括被分别布置在开关路径a3和短路路径a1上的驱动部223a和打开/关闭部223b。所述驱动部223a可以被构造成驱动所述打开/关闭部223b的打开/关闭。所述驱动部223a可以被布置在所述开关路径a3上，以从所述辅助电池228接收预定电压或以上的电压。当所述操作开关223的打开/关闭部223b处于正常状况时，所述操作开关223可以保持在关断状态，以防止电流在所述短路路径a1中流动。当从所述辅助电池228向所述驱动部223a施加预定电压或以上的电压时，所述打开/关闭部223b可以被构造成接通(闭合)开关，以允许电流沿着所述短路路径a1流动。因此，所述电池模块100的电力可以被电阻器225a快速消耗。
141.在此，所述改变开关227可以包括晶体管开关227a。当施加预定电压或以下的电压时，所述晶体管开关227a被切断(切断模式)，以关断开关，以便允许电流从基极b流动到发射极e。
142.当将预定电压或以上的电压施加到基极b时，所述晶体管开关227a被接通以允许电流从集电极c流动到发射极e。在这种情况下，所述辅助电池228的电力可以供应到布置在开关路径a3上的操作开关223的驱动部223a。
143.例如，如图11所示，所述热电模块210的正极端子和负极端子可以分别连接到所述晶体管开关227a的基极b和发射极e。所述辅助电池228的正极端子和负极端子可以分别连接到所述晶体管开关227a的集电极c和发射极e。
144.当所述操作开关223被供应来自所述辅助电池228的预定电压或以上的电压时，所述操作开关223可以被接通。当被接通时，所述操作开关223可以将所述电池模块100电连接到电阻器225a。因此，所述电池模块100的电力可以被电阻器225a快速消耗。
145.图12和图13是示出了根据本公开实施例的外部短路电路的操作开关的内部部件的操作的示意图。
146.参考图12和图13连同图8，根据本公开实施例的操作开关223可以包括正极连接部223a1、负极连接部223a2、连接杆223c和移动元件223d。
147.详细地，所述正极连接部223a1可以电连接到所述电池模块100或辅助电池228的正极端子。所述负极连接部223a2可以电连接到所述电池模块100或辅助电池228的负极端子。所述连接杆223c可以被构造成将所述正极连接部223a1电连接到负极连接部223a2。例如，所述连接杆223c的一端可以被构造成与所述正极连接部223a1接触，所述连接杆223c的另一端可以被构造成与所述负极连接部223a2接触。
148.所述正极连接部223a1、负极连接部223a2和连接杆223c可以包括导电金属。例如，所述金属可以是包括铝、镍或铜的合金。
149.所述移动元件223d可以被构造成移动所述连接杆223c。当预定电压或以上的电力被供应到所述改变开关227时，所述移动元件223d可以被构造成允许所述连接杆223c在所述正极连接部223a1与负极连接部223a2之间接触。下文将更详细地描述所述移动元件223d。
150.根据本公开的这种构造，由于所述操作开关223包括正极连接部223a1、负极连接部223a2、连接杆223c和移动元件223d，所以能够通过被动方法将所述电池模块100电连接到电阻器225a。因此，在没有bms的任何单独控制的情况下，通过向所述操作开关223施加预定电压或以上的电压来接通所述操作开关223，从而快速消耗电池模块100的电力。
151.返回参考图12和图13，所述移动元件223d可以包括加热体223d1、相变元件223d2和压簧223d3。
152.所述加热体223d1可以被构造成通过从所述操作开关223供应的电力使温度升高到预定温度或以上。例如，所述加热体223d1可以是具有电阻线圈以将电转换成热的加热器。
153.所述相变元件223d2可以在预定温度或以上从固态相变成液态。所述相变元件223d2的一端可以连接到所述加热体223d1，并且所述相变元件223d2的另一端可以连接到所述连接杆223c。例如，如图12所示，所述相变元件223d2的上端可以连接到所述加热体223d1的下表面，并且所述相变元件223d2的下端可以连接到所述连接杆223c的上表面。为此，所述相变元件223d2可以由相变材料制成，该相变材料在预定温度、例如100℃或以上从固态相变成液态。
154.所述相变材料通常可以包括石蜡、聚乙二醇和无机水合物(例如，na2hpo4·
12h2o、na2so4·
10h2o、zn(no3)2·
6h2o)，但不限于此。其中，石蜡是特别理想的，因为它价格便宜，并且容易根据分子量来调节相变温度。
155.所述压簧223d3的一端可以连接到所述连接杆223c，所述压簧223d3的另一端可以连接到所述加热体223d1。所述压簧223d3可以通过连接到所述加热体223d1和连接杆223c的相变元件223d2来被保持在压缩状态。当所述相变元件223d2相变成液态时，所述压簧223d3可以挤压以移动所述连接杆223c。
156.即，当所述相变元件223d2相变成液态时，所述相变元件223d2与所述连接杆223c分离，由所述相变元件223d2约束的连接杆223c得以释放，并且所述连接杆223c可以通过所述压簧223d3的压缩力移动。所述连接杆223c可以被移动为与所述正极连接部223a1和负极连接部223a2中的每一个接触。
157.根据本公开的这种构造，所述移动元件223d包括加热体223d1、相变元件223d2和压簧223d3，以将所述电池模块100电连接到电阻器225a。因此，在没有bms的任何单独控制的情况下，通过向所述操作开关223施加预定电压或以上的电压来接通所述操作开关223，从而快速消耗电池模块100的电力。
158.图14和图15是示出了根据本公开另一实施例的外部短路电路的操作开关的内部部件的操作的示意图。
159.参考图14和图15，根据本公开另一实施例的外部短路电路的操作开关223a可以包括移动元件223d，该移动元件223d包括加热体223d1和可膨胀部223d4。所述加热体223d1可以被构造成通过供应到所述操作开关223的电力而使温度升高到预定温度或以上。例如，所述加热体223d1可以是具有电阻线圈以将电转换成热的加热器。
160.所述可膨胀部223d4的一端可以连接到所述加热体223d1，所述可膨胀部223d4的另一端可以连接到所述连接杆223c。例如，如图14所示，所述可膨胀部223d4的上端可以连接到所述加热体223d1的下表面，并且所述可膨胀部223d4的下端可以连接到所述连接杆
223c的上表面。
161.所述可膨胀部223d4可以被构造成在预定温度或以上时膨胀体积。例如，所述可膨胀部223d4可以包括在预定温度或以上时膨胀体积的可膨胀材料。所述可膨胀材料可以包括在预定温度、例如100℃或以上的温度发生膨胀的材料。例如，所述可膨胀材料可以是聚合物或金属。优选地，所述可膨胀材料可以是聚乙烯、尼龙或铝合金。
162.当通过来自所述加热体223d1的热传导而使得温度升高到预定温度或以上时，所述可膨胀部223d4可以被构造成膨胀体积并且移动所述连接杆223c。例如，所述可膨胀部223d4可以移动所述连接杆223c，使得所述连接杆223c与正极连接部223a1和负极连接部223a2中的每一个接触。
163.根据本公开的这种构造，所述移动元件223d包括加热体223d1和可膨胀部223d4，并且当所述加热体223d1由所施加的电力加热时，连接到所述加热体223d1的可膨胀部223d4膨胀体积，并且移动所述连接杆223c，并且被移动的连接杆223c将所述电池模块100电连接到电阻器225a。因此，在没有bms的任何单独控制的情况下，通过向所述操作开关223施加预定电压或以上的电压来接通所述操作开关223，从而快速消耗电池模块100的电力。
164.图16是根据本公开实施例的能量存储系统的示意性前视图。
165.参考图16，根据本公开实施例的电池架500可以包括用于接收多个电池组200的电池架壳510。所述电池架壳510可以被构造成接收堆叠在竖直方向上的多个电池组200。所述电池组200可以被安装在所述电池架壳510中，使得所述电池组200的下表面平行于水平面。
166.在此，水平方向是指当所述电池组200被放置在地面上时平行于地面的方向，并且可以被称为在垂直于竖直方向的平面上的至少一个方向。
167.所述电池架壳510可以具有至少一个敞开侧，并且所述电池组200可以通过该敞开侧插入内部空间中。然而，所述电池架壳510的敞开侧可以被关闭。
168.所述电池架500还可以包括例如中央电池管理装置300，该中央电池管理装置300被构造成控制多个电池组200的充电/放电。所述电池管理装置可以被布置在所述电池架壳510的内部或外部。
169.根据本公开实施例的能量存储系统600可以包括至少两个电池架500。两个或更多个电池架500可以被布置在一个方向上。例如，如图16所示，所述能量存储系统600可以包括被布置在一个方向上的3个电池架500。所述能量存储系统600可以包括中央控制器(未示出)，以控制3个电池架500的充电/放电。
170.本文中所使用的诸如上、下、左、右、前和后的指示方向的术语仅用于描述方便，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，该术语可以取决于所述元件或观察者的位置而改变。
171.虽然上文已经关于有限数量的实施例和附图描述了本公开，但本公开不限于此，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等效范围内对其进行各种修改和改变。
172.[附图标记的说明]
[0173]
200：电池组
[0174]
100：电池模块120：模块壳体
[0175]
110a：电池单体110：电池单体组件
[0176]
125h：暴露孔
[0177]
210：热电模块211、211p、211n：热电腿
[0178]
213：电极
[0179]
215：热侧基板(下基板)
[0180]
216：冷侧基板(上基板)
[0181]
218h：接收槽
[0182]
220：能量消耗单元221：外部短路电路
[0183]
223：操作开关225：消耗部
[0184]
227：改变开关
[0185]
223a1，223a2：正极连接部，负极连接部
[0186]
223c：连接杆223d：移动元件
[0187]
223d1：加热体223d2：相变元件
[0188]
223d3：压簧223d4：可膨胀部
[0189]
228：辅助电池
[0190]
工业适用性
[0191]
本公开涉及一种电池组。此外，本发明可以用于与包括该电池组的电池架和能量存储系统相关的行业。