CN115828338A

CN115828338A - 电池模组及其设计方法、储能装置

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Publication number: CN115828338A
Application number: CN202111093723.7A
Authority: CN
Inventors: 王康康; 刘国雄; 王高武
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: Shenzhen BYD Auto R&D Co Ltd
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: CN115828338B

Abstract

本公开涉及一种电池模组及其设计方法、储能装置，该方法包括：将高压源的输出正极与一个单体电池的正极耳相连，将高压源的输出负极与另一个单体电池的负极耳相连；将两个单体电池放入模组箱，并在模组箱内注入水基灭火剂，其中，两个单体电池间隔布置，电池模组包括模组箱、高压源和两个单体电池；使高压源输出不同的电压，并根据单体电池在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值。根据确定出的电池模组的安全电压阈值，可以将电池模组的预设电压阈值限定的一定的范围内，如此，可以降低出现击穿电弧的风险或者避免出现击穿电弧，避免单体电池起火复燃，从而利于提升电池模组的安全性。

Description

电池模组及其设计方法、储能装置

技术领域

本公开涉及储能设备技术领域，具体地，涉及一种电池模组及其设计方法、储能装置。

背景技术

在储能装置中，电池模组存在因热失控导致起火、爆炸等风险。当前，主要采用针对热失控单体电池所在电池模组的或所在电池模组簇的小区域进行灭火。出于节约成本等因素考虑，在现有的储能装置设计中，部分灭火剂使用水基灭火剂。

电池模组通常为封闭或半封闭结构设计，单体电池设置在模组箱内。水基灭火剂注入到模组箱后无法排除，模组箱内空间狭小，灭火剂很快达到一定高度。当电池模组的电压低于一定值时，例如，低于100V，水基灭火剂的电导率非常低，不易电解。但当电池模组内的电压超过一定值时，例如，超过2000V时，水基灭火剂长期存在于储能模组中可产生电解，虽然此时水基灭火剂电导率也较低，但是依然会形成低压电池-灭火剂-金属箱体-高压电池回路，在壳体或极柱处发生电解反应，并释放氢气。电解一定时间后极有可能发生击穿电弧，从而使得单体电池再次热失控燃烧，可能导致电池模组及储能装置起火甚至爆炸。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池模组及其设计方法、储能装置，通过该方法设计电池模组，有利于降低电池模组内产生击穿电弧的风险。

为了实现上述目的，根据本公开实施方式的一方面，提供一种电池模组设计的方法，包括：

将高压源的输出正极与一个单体电池的负极耳相连，将所述高压源的输出负极与另一个单体电池的正极耳相连；

将两个所述单体电池放入箱体，以使所述高压源、所述单体电池及所述箱体构造出电池模组，并在所述箱体内注入水基灭火剂，其中，两个所述单体电池间隔布置；

使所述高压源输出不同的电压，并根据所述单体电池在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值。

可选地，所述使所述高压源输出不同的电压，并根据所述单体电池在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值，包括：

使所述高压源在预设时长内输出第一电压，并获取所述单体电池的第一次工况信息；

根据所述第一次工况信息，确定所述第一电压是否为安全电压；

在确定所述第一电压为安全电压后，使所述高压源在预设时长内输出第二电压，并获取所述单体电池的第二次工况信息，其中，所述第二电压的值大于所述第一电压的值；

根据所述第二次工况信息，确定所述第二电压是否为安全电压；

在确定所述第二电压不是安全电压后，更换两个所述单体电池，使所述高压源在预设时长内输出第三电压，并获取两个更换后的单体电池的第三次工况信息，其中，所述第三电压∈[所述第一电压，所述第二电压]；

根据所述第三次工况信息，确定所述第三电压是否为安全电压；

在确定所述第三电压为安全电压后，逐次增大所述第三电压的值，直至在第n次增压后，如果根据更换后的两个单体电池的工况信息确定所述第三电压在第n次增压后不是安全电压，则确定所述第三电压在第n-1次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。

可选地，该方法还包括：

根据采集到的在所述第三电压在第n次增压后，所述高压源与单体电池之间回路上的短路电流，确定设置在两个单体电池之间的串联电路上的第一过流断开装置的预设断开电流阈值，其中，所述预设断开电流阈值为所述短路电流的1％-100％。

在确定所述第二电压不是安全电压后，更换两个所述单体电池，使所述高压源在预设时长内输出第三电压，并获取更换后的单体电池的第三次工况信息，其中，所述第三电压∈[所述第一电压，所述第二电压]；

在确定所述第三电压不是安全电压后，逐次减小所述第三电压的值，直至在第n次减压后，如果根据更换后的两个单体电池的工况信息确定所述第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定所述第三电压在第n次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。

可选地，所述方法还包括：

根据采集到的在所述第三电压在第n-1次减压后，所述高压源与所述单体电池之间回路上的短路电流，确定设置在两个单体电池之间的串联电路上的第一过流断开装置的预设断开电流阈值，其中，所述预设断开电流阈值为所述短路电流的0.1％-100％。

可选地，所述方法还包括：根据所述安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池之间的单体电池的数量。

可选地，所述根据所述安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池之间的单体电池的数量，包括：

根据所述安全电压阈值，确定电池模组的预设电压阈值，并根据所述预设电源阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池之间的单体电池的数量，其中，所述预设电源阈值为电池模组中串联的多个单体电池的电压之和，所述预设电压阈值为所述安全电压阈值的50％-100％。

可选地，所述两个单体电池之间串联有至少一个第一过流断开装置，所述根据所述安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池之间的单体电池的数量，包括：

根据所述安全电压阈值，确定电池模组的预设电压阈值，并根据所述预设电源阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池之间的单体电池的数量，其中，所述预设电源阈值为电池模组中串联的多个单体电池的电压之和，所述预设电压阈值大于所述安全电压阈值，位于串联电路上最外端的单体电池与所述第一过流断开装置之间的单体电池的电压之和小于所述安全电压阈值，或，位于相邻两个所述第一过流断开装置之间的单体电池的电压之和小于所述安全电压阈值。

根据本公开实施方式的另一方面，提供一种电池模组，包括模组箱、多个单体电池和绝缘导液管，所述多个单体电池串联并布置在所述模组箱内，所述绝缘导液管布置在所述模组箱上，并连通所述模组箱的内部与外部，以用于将所述模组箱的内部的水基灭火剂导出至所述模组箱的外部，其中，所述电池模组中位于串联电路上最外端的两个单体电池之间的单体电池的数量根据如下方法确定：

提供高压源、模组箱及两个单体电池；

使所述高压源输出不同的电压，并根据所述单体电池在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值；

根据所述安全电压阈值，确定电池模组中位于串联电路上最外端的两个单体电池之间的单体电池的数量。

可选地，所述模组箱包括底板和侧板，所述底板和/或所述侧板上靠近所述底板的位置设有通孔，所述通孔与所述绝缘导液管连通；

所述通孔的位置靠近所述多个单体电池中设置了所述电池模组的总正极或总负极的单体电池。

可选地，所述电池模组还包括第一过流断开装置，所述第一过流断开装置构造为当所述电池模组中的电流大于预设断开电流阈值时，切断多个单体电池之间的电连接，所述预设断开电流阈值为所述电池模组的短路电流的1％-100％，所述短路电流根据如下方法确定：

在确定所述第三电压为安全电压后，逐次增大所述第三电压的值，直至在第n次增压后，如果根据更换后的两个单体电池的工况信息确定所述第三电压在第n次增压后不是安全电压，则确定在所述第三电压在第n次增压后，所述高压源与单体电池之间的串联电路上的电流为短路电流。

可选地，所述电池模组还包括第一过流断开装置，所述第一过流断开装置构造为当所述电池模组中的电流大于预设断开电流阈值时，切断多个单体电池之间的电连接，所述预设断开电流阈值为所述电池模组的短路电流的0.1％-100％，所述短路电流根据如下方法确定：

在确定所述第三电压不是安全电压后，逐次减小所述第三电压的值，直至在第n次减压后，如果根据更换后的两个单体电池的工况信息确定所述第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定所述第三电压在第n-1次减压后，所述高压源与所述单体电池之间回路上的电流为短路电流。

根据本公开实施方式的又一方面，提供一种储能装置，包括外壳、灭火装置、引出管和多个上所述的电池模组，所述电池模组和所述灭火装置均设置在所述外壳的内部，所述灭火装置用于向所述电池模组喷洒水基灭火剂，所述引出管用于将来自所述绝缘导液管的水基灭火剂导出至所述外壳的外部。

可选地，所述储能装置还包括设置在多个电池模组之间的串联电路上的第二过流断开装置，所述第二过流断开装置构造为当所述串联电路上电流大于预设电流阈值时，切断多个所述电池模组之间的电连接。

在本公开中，相当于提供了一种采用模拟的方法确定电池模组的安全电压阈值，以此设计电池模组的方法，相当于用高压源替代了电池模组中除了总正单体电池(设置有电池模组的总正极的单体电池)和总负单体电池(设置有电池模组的总负极的单体电池)外的其他单体电池，利用高压源模拟前述的其他单体电池给两个单体电池提供电压，使得两个单体电池之间具有一定的电压差。基于此，利用高压源替代其他单体电池，一方面，可以避免实验中其他单体电池在电压过大时损坏；另一方面，高压源可以输出不同的电压，能够替代不同数量的其他单体电池，因此，可以用来确认包括不同数量的单体电池的电池模组的安全电压阈值。

根据确定出的电池模组的安全电压阈值，可以将电池模组的预设电压阈值限定的一定的范围内，如此，即便在进行灭火降温后电池模组的内部存在残留的水基灭火剂，或者出现电解液泄漏时，也可以降低出现击穿电弧的风险或者避免出现击穿电弧，避免单体电池起火复燃，从而利于提升电池模组的安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开一种实施方式的电池模组设计的方法的流程图；

图2是本公开一种实施方式的高压源与位于箱体内的两个单体电池(总正单体电池和总负单体电池)相连的示意图，其中，示出了箱体内的水基灭火剂；

图3是根据本公开一种实施方式的储能装置的部分零部件的结构示意图，其中，仅示出一个模组柜；

图4是根据本公开一种实施方式的电池模组的结构示意图，其中，示出了第一过流断开装置和第二过流断开装置。

附图标记说明

100-储能装置；10-电池模组；11-模组箱；111-底板；112-侧板；12-单体电池；13-绝缘导液管；14-第一过流断开装置；15-电连接件；20-外壳；21-模组容纳腔；30-引出管；40-第二过流断开装置；50-水基灭火剂；60-箱体；200-高压源。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是以附图的图面方向定义的，“内、外”是指相关零部件的内、外。另外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。

如图1和图2所示，根据本公开的一方面，提供一种电池模组设计的方法，该方法包括以下步骤：

S1：将高压源200的输出正极与一个单体电池12的负极耳相连，将高压源200的输出负极与另一个单体电池12的正极耳相连；

S2：将两个单体电池12放入箱体60，以使高压源200、单体电池12及箱体60构造出电池模组，并在箱体60内注入水基灭火剂50，其中，两个单体电池12间隔布置，使两个单体电池12之间间隔一定的距离；

S3：使高压源200输出不同的电压，并根据单体电池12在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值。

在上述方法中，提供了一种采用模拟的方法确定电池模组的安全电压阈值，以此设计电池模组的方法，相当于用高压源200替代了电池模组中除了总正单体电池12(设置有电池模组的总正极的单体电池12)和总负单体电池12(设置有电池模组的总负极的单体电池12)外的其他单体电池，利用高压源200模拟前述的其他单体电池12给两个单体电池12提供电压，使得两个单体电池12之间具有一定的电压差。基于此，利用高压源200替代其他单体电池12，一方面，可以避免实验中其他单体电池12在电压过大时损坏；另一方面，高压源200可以输出不同的电压，能够替代不同数量的其他单体电池，因此，可以用来确认包括不同数量的单体电池12的电池模组的安全电压阈值。

在本公开中，根据确定出的电池模组的安全电压阈值，可以将电池模组的预设电压阈值限定的一定的范围内，例如，可以限定电池模组中除总正单体电池12和总负单体电池12外的其他单体电池12的数量，以限定电池模组的安全电压，并可以将预设电压阈值的取值范围为安全电压阈值的50％-100％，如此，即便在进行灭火降温后，电池模组的内部存在残留的水基灭火剂50，或者出现电解液泄漏时，也可以降低出现击穿电弧的风险或者避免出现击穿电弧，避免单体电池12起火复燃，从而利于提升电池模组的安全性。

在本公开中，步骤S3：使高压源200输出不同的电压，并根据单体电池12在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值可以包括任意适当的步骤。例如，在本公开的第一种实施方式中，步骤S3可以包括以下子步骤：

使高压源200在预设时长内输出第一电压(可记为U1)，并获取单体电池12的第一次工况信息；

根据第一次工况信息，确定第一电压是否为安全电压；

在确定第一电压为安全电压后，使高压源200在预设时长内输出第二电压(可记为U2)，并获取单体电池12的第二次工况信息，其中，第二电压的值大于第一电压的值，即U2＞U1；

根据第二次工况信息，确定第二电压是否为安全电压；

在确定第二电压不是安全电压后，更换两个单体电池12(在U2下之前的单体电池12出现损坏)，使高压源200在预设时长内输出第三电压(可记为U3)，并获取单体电池12的第三次工况信息，其中，第三电压∈[第一电压，第二电压]，即U3∈[U1，U2]；

根据第三次工况信息，确定第三电压是否为安全电压；

在确定第三电压为安全电压后，逐次增大第三电压的值，直至在第n次增压后，根据更换后的两个单体电池12的工况信息确定第三电压在第n次增压后不是安全电压(即为危险电压)，则确定第三电压在第n-1次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。

在本实施方式中，单体电池12的工况信息可以包括但不限于单体电池12的膨胀情况、泄压阀的破损情况及是单体电池的内部的温度异常、出现烟雾及起火等热失控情况。

具体操作时，可以使高压源200输出电压U1，实验持续预设时长，若单体电池12完好，不出现明显鼓胀、阀破或热失控等情况，则认为电压U1为电池模组的安全电压，此时可采集回路上的电流，该电流为电池模组的安全电流。

同样地，使高压源200输出电压U2，实验持续预设时长，若单体电池12出现明显鼓胀、阀破或热失控，则认为电压U2不是电池模组的安全电压，为电池模组的危险电压，此时可采集回路上的电流，该电流为电池模组的危险电流。

由于此时单体电池12出现了问题，可以重新更换两个与之前的两个单体电池12同类型的单体电池12。

之后，取U3∈[U1,U2]，重复上述实验，若更换后的单体电池12安全完好，逐次增大第三电压的值，直至在第n次增压后，如果根据更换后的两个单体电池12的工况信息确定第三电压在第n次增压后不是安全电压，则确定第三电压在第n-1次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。如此，得到的安全电压阈值较为接近电池模组的危险电压，判断较为准确。在此基础上，在进行电池模组设计时，可以根据该安全电压阈值，设计电池模组的最高电压，例如，可以使得电池模组的预设电压阈值为电池模组的安全电压阈值的50％-100％，以避免因电池模组的电压超过安装电压阈值后导致水基灭火剂电解，避免出现击穿电弧。

可选地，在上述的第一种实施方式中，确定电池模组的安全电压阈值的方法还可以包括：

根据采集到的在第三电压在第n次增压后，高压源200与单体电池12之间回路上的短路电流，确定设置在两个单体电池12之间的串联电路上的第一过流断开装置的预设断开电流阈值，其中，第一过流断开装置的预设断开电流阈值为上述的短路电流值的1％-100％，优选地，可以为50％-80％，在该范围内，既可以避免出现因电流过大而导致单体电池12发热严重，而影响单体电池12的寿命的情况，也能够避免因电流过小影响单体电池12充放电效率。

通过设置第一过流断开装置，能够及时切断电池模组中单体电池12之间的电连接，这样，即便在电池模组中某个单体电池12出现热失控故障时，通过切断电流，有利于避免热失控的进一步扩散。

在本公开的第二种实施方式中，步骤S3可以包括以下子步骤：

使高压源200在预设时长内输出第一电压，并获取单体电池12的第一次工况信息；

根据第一次工况信息，确定第一电压是否为安全电压；

在确定第一电压为安全电压后，使高压源200在预设时长内输出第二电压，并获取单体电池12的第二次工况信息，其中，第二电压的值大于第一电压的值；

根据第二次工况信息，确定第二电压是否为安全电压；

在确定第二电压不是安全电压后，更换两个新的单体电池12，使高压源200在预设时长内输出第三电压，并获取单体电池12的第三次工况信息，其中，第三电压∈[第一电压，第二电压]；

根据第三次工况信息，确定第三电压是否为安全电压；

在确定第三电压不是安全电压后，逐次减小第三电压的值，直至在第n次减压后，根据最后一次更换后的两个单体电池12的第n次工况信息确定第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定第三电压在第n次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。

在实施方式中，由于第n次以前，每次实验用的单体电池12出现了损坏，所以在下次实验之前，可以更换新的与前一次实验所用的相同的单体电池12。

同样，与第一次方式一样，在本实施方式中，单体电池12的工况信息可以包括但不限于单体电池12的膨胀情况、泄压阀的破损情况及电池单体内部的温度异常、出现烟雾及起火等热失控情况。

在第二次实施方式中，第一电压和第二电压的获取方式可以与第一种实施方式相同，这里就不再赘述。

在本次实施方式中，在确定第三电压不是安全电压后，即为危险电压后，取U3∈[U1,U2]，重复上述实验，若更换后的单体电池12出现膨胀等外形变化或热失控，可以逐次减小第三电压的值，直至在第n次减压后，如果根据最后一次更换后的两个单体电池12的工况信息确定第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定第三电压在第n次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。如此，得到的安全电压阈值较为接近电池模组的危险电压，判断较为准确。

在此基础上，在进行电池模组设计时，可以根据该安全电压阈值，设计电池模组的最高电压，例如，可以使得电池模组的预设电压阈值为电池模组的安全电压阈值的50％-100％，以避免因电池模组的电压超过安装电压阈值后导致水基灭火剂50电解，避免出现击穿电弧。

可选地，在第二种实施方式中，确定电池模组的安全电压阈值的方法还可以包括：

根据采集到的在第三电压在第n-1次减压后，高压源200与单体电池12之间回路上的短路电流，确定设置在两个单体电池12之间的串联电路上的第一过流断开装置的预设断开电流阈值，其中，第一过流断开装置的预设断开电流阈值为上述的短路电流的0.1％-100％，优选地，可以为50％-80％，在该范围内，既可以避免出现因电流过大而导致单体电池12发热严重，而影响单体电池12的寿命的情况，也能够避免因电流过小影响单体电池12充放电效率。

通过实验发现，通过第二种实施方式得到的电池模组的安全电压阈值要比通过第一种实施方式得到电池模组的安全电压阈值要大，因此，如果基于第二种实施方式得到的安全电压阈值设计电池模组的预设电压阈值，电池模组的电流要大些。

需要说明是，本公开对第一种实施方式中的第三电压每次增压的具体值及第二种实施方式中第三电压每次减压的具体值不作限定。另外，本公开对第一电压U1的取值范围和第二电压U2的取值范围也不作限定，可选地，第一电压U1的取值范围可以为10V～1000V，U2的取值范围可以为200V～2000V。

可选地，上述的电池模组设计方法还可以包括：根据安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个单体电池12之间的单体电池12的数量，从而限定电池模组中除总正单体电池12和总负单体电池12外的其他单体电池12的数量，以限定电池模组的电压，限定总正单体电池12和总负单体电池12之间的压差，从而降低出现击穿电弧的风险或者避免出现击穿电弧，避免单体电池12起火复燃，从而利于提升电池模组的安全性。

其中，在本公开的一种实施方式中，根据安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个单体电池12之间的单体电池12的数量的步骤又可以包括：

根据安全电压阈值，确定电池模组的预设电压阈值，并根据预设电源阈值，确定电池模组中能够串联在两个单体电池12之间的单体电池12的数量，其中，预设电源阈值为电池模组中串联的多个单体电池12的电压之和，预设电压阈值为安全电压阈值的50％-100％。在该范围内，既可以避免因电池模组的电压超过安装电压阈值后导致水基灭火剂50电解，避免出现击穿电弧，保证了电池模组的安全，另外也可以尽可能增多电池模组中的数量，从而可以为其他用电设备提供大电压。

在本公开的另一种实施方式中，两个单体电池12之间串联有至少一个第一过流断开装置，根据安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个单体电池12之间的单体电池12的数量的步骤可以包括：

根据安全电压阈值，确定电池模组的预设电压阈值，并根据预设电源阈值，确定电池模组中能够串联在两个单体电池12之间的单体电池12的数量，其中，预设电源阈值为电池模组中串联的多个单体电池12的电压之和，预设电压阈值大于安全电压阈值，位于串联电路上最外端的单体电池12与第一过流断开装置之间的单体电池12的电压之和小于安全电压阈值，或，位于相邻两个第一过流断开装置之间的单体电池12的电压之和小于安全电压阈值。

在本实施方式中，通过设置第一过流断开装置，能够及时切断电池模组中单体电池12之间的电连接，有利于避免热失控的进一步扩散。同时，由于设置有第一过流断开装置，相较于没有过流断开装置的电池模组，可以增加单体电池12的数量。

使用上述方法，还可以确定包括多个上述电池模组的储能装置100安全电压阈值的方法。这里的储能装置100可以但不限于用于电网系统的储能结构和车辆的动力电池包。在储能装置100中，多个电池模组串联成电池模组簇，使用上述实验方法测试在包括不同电池模组数量的储能装置100对应的安全电压阈值，并可以采集对应的回路安全电流，以此在电池模组之间串联电路上设置第二过流断开装置40，如图4所示，其断开电流依据模组串联级别，取过流断开装置的断开电流为0.1％-100％。

如图2至图4所示，根据本公开的另一方面，提供一种电池模组10，该电池模组10包括模组箱11、多个单体电池12和绝缘导液管13，多个单体电池12串联并布置在模组箱11内，绝缘导液管13布置在模组箱11上，并连通模组箱11的内部与外部，以用于将模组箱11的内部的水基灭火剂50导出至模组箱11的外部。

在本公开提供的电池模组10中，当电池模组10中的单体电池12发生热失控时，可对电池模组10内的单体电池12采用水基灭火剂50进行灭火降温，在水基灭火降温作业结束后，可通过绝缘导液管13将模组箱11内的水基灭火剂50导出。如此，可有效避免的水基灭火剂50的积聚、电解，避免因水基灭火剂50产生击穿电弧，从而可以避免电池模组10中的单体电池12产生复燃。另外，在本公开中，绝缘导液管13的设置，无需对电池模组10的现有设计方案的具体结构做较大的修改，成本增加幅度有限，而且，也不会占用电池模组10过大的空间。

电池模组10中串联在位于串联电路上最外端的两个单体电池12之间的单体电池12的数量可以根据上述的模组设计方法确定。

具体地，如上文提及，该方法可以包括以下步骤：

提供高压源20、箱体60及两个单体电池12，如图2所示；

将高压源200的输出正极与一个单体电池12的负极耳相连，将高压源200的输出负极与另一个单体电池12的正极耳相连；

将两个单体电池12放入箱体60，以使高压源200、单体电池12及箱体60构造出电池模组，并在箱体60内注入水基灭火剂50，其中，两个单体电池12间隔布置；

使高压源200输出不同的电压，并根据单体电池12在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值；

根据安全电压阈值，确定电池模组10中位于串联电路上最外端的两个单体电池12之间的单体电池12的数量。

为了尽可能将模组箱11内的水基灭火剂50导出，可选地，如图3所示，在本公开的一种实施方式中，模组箱11可以包括底板111和侧板112，底板111和/或侧板112上靠近底板111的位置设有通孔未图示，通孔与绝缘导液管13连通。即，通孔可以设置在底板111上，也可以设置在侧板112上，或者，底板111和侧板112上都可以设置有通孔，或者，通孔设置在底板111和侧板112的接合处，每个通孔的部分位于底板111上，部分位于侧板112上。

可选地，通孔的位置可以靠近多个单体电池12中对应设置了电池模组10的总正极或总负极的单体电池，即通孔的位置靠近总正单体电池或总负单体电池。由于在电池模组10中，总正单体电池和总负单体电池之间的压差最大，该两个单体电池12相对容易发生问题，因此，将该通孔设置在靠近总正单体电池和总负单体电池的位置，有利于将该位置的水基灭火剂50排出，进一步降低了电池模组10中产生击穿电弧的风险。

需要说明书的是，本公开对模组箱11上通孔的数量及通孔的孔径不作限定。可选地，模组箱11的通孔的数量可以为1～10个，通孔的直径可以为1～100mm。

此外，本公开对绝缘导液管13的材质不作限定。可选地，绝缘导液管13可以是塑料导流管，例如，该绝缘导液管13的材质可以包括但不限于PVC，PE，PP，PA，ABS，PMMA等高分子绝缘材料。

可选地，如图4所示，电池模组10还可以包括第一过流断开装置14，第一过流断开装置14构造为当电池模组10中的电流大于预设断开电流阈值时，切断多个单体电池12之间的电连接，这里的预设断开电流阈值可以为根据上述方法确定的预设断开电流阈值。通过第一电流开断开装置14限定电池模组10内的电流，能够及时切断电池模组10中单体电池12之间的电连接，这样，即便在电池模组10中某个单体电池12出现热失控故障时，通过切断电流，有利于避免热失控的进一步扩散。

如上文提及的，该第一过流断开装置14可以包括保险丝和断路器。另外，在本公开的一种实施方式中，第一过流断开装置14的预设断开电流阈值可以为短路电流阈值的1％-100％，优选为50％-80％。

其中，根据上述的模组设计方法，在本实施方式中，短路电流可以根据如下方法确定：

根据第一次工况信息，确定第一电压是否为安全电压；

根据第二次工况信息，确定第二电压是否为安全电压；

在确定第二电压不是安全电压后，更换两个单体电池12，使高压源200在预设时长内输出第三电压，并获取更换后的单体电池12的第三次工况信息，其中，第三电压∈[第一电压，第二电压]；

根据第三次工况信息，确定第三电压是否为安全电压；

在确定第三电压不是安全电压后，逐次减小第三电压的值，直至在第n次减压后，如果根据更换后的两个单体电池12的工况信息确定第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定第三电压在第n-1次减压后，高压源200与单体电池12之间回路上的电流为短路电流。

如上文提及的，在本公开的另一种实施方式中，第一过流断开装置14的预设断开电流阈值可以为短路电流阈值的0.1％-100％，优选为50％-80％

根据第一次工况信息，确定第一电压是否为安全电压；

根据第二次工况信息，确定第二电压是否为安全电压；

根据第三次工况信息，确定第三电压是否为安全电压；

本公开对第一过流断开装置14的数量不作限定，可选地，如图4所示，可以在多个单体电池12中的电池模组10的总正单体电池及总负单体电池与其他单体电池之间分别设置一个第一过流断开装置14。

通过上文论述可知，在本公开中，通过限定电池模组10的电压、通过设置导流管将电池模组10内的水基灭火剂50导出及通过设置第一过流断开装置14三重防护设计，可有效避免水基灭火剂50在电池模组10内的积聚、电解，从而可避免液体高压击穿电弧，降低设置避免了电池模组10内发生大电流热失控的风险。

如图3所示，根据本公开的另一方面，提供一种储能装置100，该储能装置100可以包括用于电网系统的储能结构和车辆的动力电池包。该储能装置100包括外壳未示出、灭火装置未示出、引出管30和多个上述的电池模组10，电池模组10和灭火装置均设置在外壳内部，灭火装置用于向电池模组10喷洒水基灭火剂50，引出管30用于将来自绝缘导液管14的水基灭火剂导出至外壳的外部。

当电池模组10中的单体电池12发生热失控时，可启动灭火装置，对发生故障的电池模组10喷洒水基灭火剂50进行灭火降温，在灭火降温作业结束后，可通过绝缘导液管13和引出管30将对应电池模组10内的水基灭火剂50导出，如此，可有效避免的水基灭火剂50的积聚、电解，避免因水基灭火剂50产生击穿电弧，从而可以避免该电池模组10中的单体电池12产生复燃。

可以理解的是，在本公开的其他实施方式中，每个电池模组10的内部也可也可以单独设置有灭火器。

可选地，如图3所示，储能装置100可以包括至少一个模组柜20，模组柜20在上下方向上具有多个模组容纳腔21，引出管30沿上下方向布置，引出管30上设置有多个进水口，每个进水口与对应的电池模组10的导流管的出水端连通。每个电池模组10均设置绝缘导液管13，使得在任意一个电池模组10发生热失控时，均可以将发生热失控的电池模组10内的水基灭火剂50导出。并且，同一个模组柜20通过共用同一个引出管30，有利于节省零部件，减小引出管30在储能装置100内占用的空间，以及降低成本。

如图3所示，在本公开的一种实施方式中，电池模组10的数量可以为多个，多个电池模组10串联，储能装置100还包括设置在多个电池模组10直径的串联电路上的第二过流断开装置40，第二过流断开装置40构造为当串联电路上的电流大于预设电流阈值时，切断多个电池模组10之间的电连接。

通过第二电流开断器40能够及时切断电池模组10之间的电连接，这样，即便在某个电池模组10出现热失控故障时，通过切断电流，有利于避免热失控在储能装置100中的进一步扩散。

可选地，该第二过流断开装置40可以包括保险丝和断路器。第二过流断开装置14的断开电流可以依据上述方法确定的安全电流阈值来设计，本公开对此不作限定。

本公开对第二过流断开装置40的数量不作限定，可选地，在多个串联的电池模组10之间至少设置一个第二过流断开装置40。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种电池模组设计的方法，其特征在于，包括：

将高压源(200)的输出正极与一个单体电池(12)的负极耳相连，将所述高压源(200)的输出负极与另一个单体电池(12)的正极耳相连；

将两个所述单体电池(12)放入箱体(60)，以使所述高压源(200)、所述单体电池(12)及所述箱体(60)构造出电池模组，并在所述箱体(60)内注入水基灭火剂(50)，其中，两个所述单体电池(12)间隔布置；

使所述高压源(200)输出不同的电压，并根据所述单体电池(12)在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述高压源(200)输出不同的电压，并根据所述单体电池(12)在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值，包括：

使所述高压源(200)在预设时长内输出第一电压，并获取所述单体电池(12)的第一次工况信息；

在确定所述第一电压为安全电压后，使所述高压源(200)在预设时长内输出第二电压，并获取所述单体电池(12)的第二次工况信息，其中，所述第二电压的值大于所述第一电压的值；

在确定所述第二电压不是安全电压后，更换两个所述单体电池(12)，使所述高压源(200)在预设时长内输出第三电压，并获取两个更换后的单体电池(12)的第三次工况信息，其中，所述第三电压∈[所述第一电压，所述第二电压]；

在确定所述第三电压为安全电压后，逐次增大所述第三电压的值，直至在第n次增压后，如果根据更换后的两个单体电池(12)的工况信息确定所述第三电压在第n次增压后不是安全电压，则确定所述第三电压在第n-1次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

根据采集到的在所述第三电压在第n次增压后，所述高压源(200)与单体电池(12)之间的串联电路上的短路电流，确定设置在两个单体电池(12)之间的串联电路上的第一过流断开装置的预设断开电流阈值，其中，所述预设断开电流阈值为所述短路电流的1％-100％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述高压源(200)输出不同的电压，并根据所述单体电池(12)在不同电压下的工况信息确定电池模组的安全电压阈值，包括：

在确定所述第二电压不是安全电压后，更换两个所述单体电池(12)，使所述高压源(200)在预设时长内输出第三电压，并获取更换后的单体电池(12)的第三次工况信息，其中，所述第三电压∈[所述第一电压，所述第二电压]；

在确定所述第三电压不是安全电压后，逐次减小所述第三电压的值，直至在第n次减压后，如果根据更换后的两个单体电池(12)的工况信息确定所述第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定所述第三电压在第n次增压后的值为电池模组的安全电压阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据采集到的在所述第三电压在第n-1次减压后，所述高压源(200)与所述单体电池(12)之间的串联电路上的短路电流，确定设置在两个单体电池(12)之间的串联电路上的第一过流断开装置的预设断开电流阈值，其中，所述预设断开电流阈值为所述短路电流的0.1％-100％。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量，包括：

根据所述安全电压阈值，确定电池模组的预设电压阈值，并根据所述预设电源阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量，其中，所述预设电源阈值为电池模组中串联的多个单体电池(12)的电压之和，所述预设电压阈值为所述安全电压阈值的50％-100％。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述两个单体电池(12)之间串联有至少一个第一过流断开装置，所述根据所述安全电压阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量，包括：

根据所述安全电压阈值，确定电池模组的预设电压阈值，并根据所述预设电源阈值，确定电池模组中能够串联在两个所述单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量，其中，所述预设电源阈值为电池模组中串联的多个单体电池(12)的电压之和，所述预设电压阈值大于所述安全电压阈值，位于串联电路上最外端的单体电池(12)与所述第一过流断开装置之间的单体电池(12)的电压之和小于所述安全电压阈值，或，位于相邻两个所述第一过流断开装置之间的单体电池(12)的电压之和小于所述安全电压阈值。

9.一种电池模组，其特征在于，包括模组箱(11)、多个单体电池(12)和绝缘导液管(13)，所述多个单体电池(12)串联并布置在所述模组箱(11)内，所述绝缘导液管(13)布置在所述模组箱(11)上，并连通所述模组箱(11)的内部与外部，以用于将所述模组箱(11)的内部的水基灭火剂导出至所述模组箱(11)的外部，其中，所述电池模组(10)中位于串联电路上最外端的两个单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量根据如下方法确定：

提供高压源(20)、箱体(60)及两个单体电池(12)；

使所述高压源(200)输出不同的电压，并根据所述单体电池(12)在不同电压下的工况信息确定电池模组(10)的安全电压阈值；

根据所述安全电压阈值，确定电池模组(10)中位于串联电路上最外端的两个单体电池(12)之间的单体电池(12)的数量。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述模组箱(11)包括底板(111)和侧板(112)，所述底板(111)和/或所述侧板(112)上靠近所述底板(111)的位置设有通孔，所述通孔与所述绝缘导液管(13)连通；

所述通孔的位置靠近所述多个单体电池(12)中设置了所述电池模组(10)的总正极或总负极的单体电池(12)。

11.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组(10)还包括第一过流断开装置(14)，所述第一过流断开装置(14)构造为当所述电池模组(10)中的电流大于预设断开电流阈值时，切断多个单体电池(12)之间的电连接，所述预设断开电流阈值为所述电池模组的短路电流的1％-100％，所述短路电流根据如下方法确定：

在确定所述第三电压为安全电压后，逐次增大所述第三电压的值，直至在第n次增压后，如果根据更换后的两个单体电池(12)的工况信息确定所述第三电压在第n次增压后不是安全电压，则确定在所述第三电压在第n次增压后，所述高压源(200)与单体电池(12)之间的串联电路上的电流为短路电流。

12.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组(10)还包括第一过流断开装置(14)，所述第一过流断开装置(14)构造为当所述电池模组(10)中的电流大于预设断开电流阈值时，切断多个单体电池(12)之间的电连接，所述预设断开电流阈值为所述电池模组的短路电流的0.1％-100％，所述短路电流根据如下方法确定：

在确定所述第三电压不是安全电压后，逐次减小所述第三电压的值，直至在第n次减压后，如果根据更换后的两个单体电池(12)的工况信息确定所述第三电压在第n次减压后是安全电压，则确定所述第三电压在第n-1次减压后，所述高压源(200)与所述单体电池(12)之间回路上的电流为短路电流。

13.一种储能装置，其特征在于，包括外壳、灭火装置、引出管(30)和多个根据权利要求9-12中任一项所述的电池模组(10)，所述电池模组(10)和所述灭火装置均设置在所述外壳的内部，所述灭火装置用于向所述电池模组(10)喷洒水基灭火剂，所述引出管(30)用于将来自所述绝缘导液管(13)的水基灭火剂导出至所述外壳的外部。

14.根据权利要求13所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置(100)还包括设置在多个电池模组(10)之间的串联电路上的第二过流断开装置(40)，所述第二过流断开装置(40)构造为当所述串联电路上电流大于预设电流阈值时，切断多个所述电池模组(10)之间的电连接。