特許 7590555 バッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】バッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/242 20210101AFI20241119BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 10/658 20140101ALI20241119BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241119BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

H01M50/242

H01M10/625

H01M10/658

H01M50/204 401H

H01M50/249

H01M50/291

H01M50/293

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023516781

(86)(22)【出願日】2022-02-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-02

(86)【国際出願番号】 KR2022002701

(87)【国際公開番号】W WO2022220396

(87)【国際公開日】2022-10-20

【審査請求日】2023-03-14

(31)【優先権主張番号】10-2021-0047658

(32)【優先日】2021-04-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ヒョンソク・ユ

(72)【発明者】

【氏名】ドンヒョン・キム

(72)【発明者】

【氏名】セウン・リム

(72)【発明者】

【氏名】ヒョンスク・イ

【審査官】佐宗 千春

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１２５３１２４６（ＣＮ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－０００４１８９（ＫＲ，Ａ）

【文献】英国特許出願公開第０２３０４４５１（ＧＢ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１２７５１０６２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特表２０２１－５０７４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１０７０６３７７（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－２９８

１０／５２－１０／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って整列される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの間に設けられるクラッシュビームユニットと、
前記第１バッテリモジュール、前記第２バッテリモジュール及び前記クラッシュビームユニットを内部に収容するハウジングと、を含み、
前記クラッシュビームユニットは、前記第１バッテリモジュールと対面する第１断熱パッド及び前記第２バッテリモジュールと対面する第２断熱パッドを含み、
前記クラッシュビームユニットは、
一側面に前記第１断熱パッドが付着される第１フレーム部と、
一側面が前記第１フレーム部の他側面と対面し、他側面に前記第２断熱パッドが付着される第２フレーム部と、をさらに含み、
前記第１フレーム部と前記第２フレーム部は、前記第１フレーム部の前記他側面と前記第２フレーム部の前記一側面とを互いに離隔して結合し、
前記第１フレーム部は、前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第１胴体部を含み、前記第１胴体部には、前記第１断熱パッドが結合され、前記第１断熱パッドと対面する前記第１胴体部の一部領域には第１凹部が形成され、
前記第２フレーム部は、前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第２胴体部を含み、前記第２胴体部には、前記第２断熱パッドが結合され、前記第２断熱パッドと対面する前記第２胴体部の一部領域には第２凹部が形成され、
前記第１凹部と前記第２凹部は、互いに対面する位置に形成される、バッテリパック。

【請求項2】

前記第１断熱パッドまたは前記第２断熱パッドは、雲母シート層と、セラミック製紙層と、を含む、請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項3】

前記第１断熱パッドまたは前記第２断熱パッドは、２つの雲母シート層の間に前記セラミック製紙層が積層されて形成される、請求項２に記載のバッテリパック。

【請求項4】

前記２つの雲母シート層の厚さは、０．０５～０．５ｍｍであり、
前記セラミック製紙層の厚さは、１～５ｍｍである、請求項３に記載のバッテリパック。

【請求項5】

前記第１方向が上下方向に対して垂直であり、
前記第１方向及び前記上下方向に対して垂直な方向を第２方向とする時、
前記第１フレーム部は、
前記第１胴体部の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第１羽根部を含み、
前記一対の第１羽根部は、前記ハウジングの内側面に結合される、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリパック。

【請求項6】

第１方向に沿って整列される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの間に設けられるクラッシュビームユニットと、
前記第１バッテリモジュール、前記第２バッテリモジュール及び前記クラッシュビームユニットを内部に収容するハウジングと、を含み、
前記クラッシュビームユニットは、前記第１バッテリモジュールと対面する第１断熱パッド及び前記第２バッテリモジュールと対面する第２断熱パッドを含み、
前記クラッシュビームユニットは、
一側面に前記第１断熱パッドが付着される第１フレーム部と、
一側面が前記第１フレーム部の他側面と対面し、他側面に前記第２断熱パッドが付着される第２フレーム部と、をさらに含み、
前記第１フレーム部と前記第２フレーム部は、前記第１フレーム部の前記他側面と前記第２フレーム部の前記一側面とを互いに離隔して結合し、
前記第１方向が上下方向に対して垂直であり、
前記第１方向及び前記上下方向に対して垂直な方向を第２方向とする時、
前記第１フレーム部は、
前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第１胴体部と、
前記第１胴体部の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第１羽根部と、を含み、
前記一対の第１羽根部は、前記ハウジングの内側面に結合され、
前記第２フレーム部は、
前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第２胴体部と、
前記第２胴体部の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第２羽根部と、を含み、
前記第１羽根部の端部は、前記第１方向に折り曲げられて第１結合領域として形成され、
前記第２羽根部は、前記第１結合領域に結合される、バッテリパック。

【請求項7】

第１方向に沿って整列される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールと、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの間に設けられるクラッシュビームユニットと、
前記第１バッテリモジュール、前記第２バッテリモジュール及び前記クラッシュビームユニットを内部に収容するハウジングと、を含み、
前記クラッシュビームユニットは、前記第１バッテリモジュールと対面する第１断熱パッド及び前記第２バッテリモジュールと対面する第２断熱パッドを含み、
前記クラッシュビームユニットは、
一側面に前記第１断熱パッドが付着される第１フレーム部と、
一側面が前記第１フレーム部の他側面と対面し、他側面に前記第２断熱パッドが付着される第２フレーム部と、をさらに含み、
前記第１フレーム部と前記第２フレーム部は、前記第１フレーム部の前記他側面と前記第２フレーム部の前記一側面とを互いに離隔して結合し、
前記第１方向が上下方向に対して垂直であり、
前記第１方向及び前記上下方向に対して垂直な方向を第２方向とする時、
前記第１フレーム部は、
前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第１胴体部と、
前記第１胴体部の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第１羽根部と、を含み、
前記一対の第１羽根部は、前記ハウジングの内側面に結合され、
前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールと共に前記第１方向に沿って整列される第３バッテリモジュール及び第４バッテリモジュールと、
前記第１バッテリモジュールの上部に位置する第５バッテリモジュールと、
前記第３バッテリモジュールの上部に位置する第６バッテリモジュールと、をさらに含み、
前記第１バッテリモジュールの一側面が前記第３バッテリモジュールに密着され、
前記第１バッテリモジュールの他側面が前記第１断熱パッドに密着され、
前記第２バッテリモジュールの一側面が前記第２断熱パッドに密着され、
前記第２バッテリモジュールの他側面が前記第４バッテリモジュールに密着される、バッテリパック。

【請求項8】

前記第１バッテリモジュール及び前記第３バッテリモジュールの上端部に積層されるクラッシュレイヤをさらに含み、
前記第５バッテリモジュール及び前記第６バッテリモジュールは、前記クラッシュレイヤの上部面に積層される、請求項７に記載のバッテリパック。

【請求項9】

前記クラッシュレイヤは、
上面が前記第５バッテリモジュール及び前記第６バッテリモジュールの下端部に結合される第１レイヤと、
底面が前記第１バッテリモジュール及び前記第３バッテリモジュールの上端部に結合される第２レイヤと、を含み、
前記第１レイヤの底面と前記第２レイヤの上面とが離隔した状態で前記第１レイヤと前記第２レイヤは結合される、請求項８に記載のバッテリパック。

【請求項10】

前記第１フレーム部は、前記第１胴体部の上端から突出する支持部をさらに含み、
前記支持部は、前記クラッシュレイヤと結合される、請求項８又は９に記載のバッテリパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２１年４月１３日付の大韓民国特許出願１０－２０２１－００４７６５８号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、バッテリパックに係り、内蔵された複数のバッテリモジュール間の衝撃及び熱伝達を最小化して、爆発を防止または縮小させるためのバッテリパックに関する。

【背景技術】

【0003】

バッテリパックは、電気自動車などで多様な分野で活用されており、移動手段または移動可能な装置に活用されるために、バッテリパックが適用される環境は、バッテリパックに持続的に衝撃を伝達することができ、バッテリパックの自体発熱または周囲から伝達される熱によってバッテリパックが爆発する事故が発生する。

【0004】

複数のバッテリセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）が集まって形成されたバッテリモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）を形成し、バッテリパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）には、複数のバッテリモジュールが内蔵される。このような構造は、多数のバッテリセルを安全かつ効率的に管理するためのものである。

【0005】

バッテリパックに内蔵された複数のバッテリモジュールが同時発火する場合、強い爆発が発生し、大きな事故に繋がる。

【0006】

したがって、バッテリパックに内蔵されたバッテリモジュール間の熱または振動のような衝撃の伝達を遮断または遅延させて、バッテリパックで発生する事故を予め遮断するか、事故の規模を最小化させる必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、バッテリパックに関するものであって、内蔵された複数のバッテリモジュール間の衝撃及び熱伝達を最小化して、爆発を防止または縮小させるためのバッテリパックを提供することである。

【0008】

本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のバッテリパックは、第１方向に沿って整列される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュール、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの間に設けられるクラッシュビームユニット、及び前記第１バッテリモジュール、前記第２バッテリモジュール及び前記クラッシュビームユニットを内部に収容するハウジング、を含み、前記クラッシュビームユニットは、前記第１バッテリモジュールと対面する第１断熱パッド及び前記第２バッテリモジュールと対面する第２断熱パッドを含むものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明のバッテリパックは、断熱パッドが備えられたクラッシュビーム（ｃｒｕｓｈ ｂｅａｍ）をバッテリモジュールの間に設けることにより、バッテリモジュール間の衝撃及び熱伝達を抑制して、１つのバッテリモジュールが発熱または爆発しても、周囲のバッテリモジュールが連鎖爆発することを防止または遅延させることができる。

【0011】

本発明のバッテリパックは、熱と振動とが持続的に発生する環境でも、安定して駆動可能である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明のバッテリパックを示す概念図である。

【図2】クラッシュビームユニットを示す斜視図である。

【図3】第１断熱パッドを示す斜視図である。

【図4】図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。

【図5】本発明のバッテリパックの他の実施形態を示す概念図である。

【図6】図２のＢ－Ｂ断面を示す断面図である。

【図7】第１断熱パッド及び第２断熱パッドが備えられていないバッテリパックで各バッテリモジュールの経時的な温度を示すグラフである。

【図8】第１断熱パッド及び第２断熱パッドが備えられたバッテリパックで各バッテリモジュールの経時的な温度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明のバッテリパックは、第１方向に沿って整列される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュール、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールの間に設けられるクラッシュビームユニット、及び前記第１バッテリモジュール、前記第２バッテリモジュール及び前記クラッシュビームユニットを内部に収容するハウジング、を含み、前記クラッシュビームユニットは、前記第１バッテリモジュールと対面する第１断熱パッド及び前記第２バッテリモジュールと対面する第２断熱パッドを含むものである。

【0014】

本発明のバッテリパックで、前記第１断熱パッドまたは前記第２断熱パッドは、雲母シート（ｍｉｃａ ｓｈｅｅｔ）層と、セラミック製紙層と、を含むものである。

【0015】

本発明のバッテリパックで、前記第１断熱パッドまたは前記第２断熱パッドは、２つの雲母シート層の間に前記セラミック製紙層が積層されて形成されるものである。

【0016】

本発明のバッテリパックで、前記２つの雲母シート層の厚さは、０．０５～０．５ｍｍであり、前記セラミック製紙層の厚さは、１～５ｍｍでもある。

【0017】

本発明のバッテリパックで、前記クラッシュビームユニットは、一側面に前記第１断熱パッドが付着される第１フレーム部、及び一側面が前記第１フレーム部の他側面と対面し、他側面に前記第２断熱パッドが付着される第２フレーム部、をさらに含み、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部は、前記第１フレーム部の前記他側面と前記第２フレーム部の前記一側面とを互いに離隔して結合するものである。

【0018】

本発明のバッテリパックで、前記第１方向が上下方向に対して垂直であり、前記第１方向及び前記上下方向に対して垂直な方向を第２方向とする時、前記第１フレーム部は、前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第１胴体部と、前記第１胴体部の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第１羽根部と、を含み、前記一対の第１羽根部は、前記ハウジングの内側面に結合されるものである。

【0019】

本発明のバッテリパックで、前記第２フレーム部は、前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第２胴体部と、前記第２胴体部の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第２羽根部と、を含み、前記第１羽根部の端部は、前記第１方向に折り曲げられて第１結合領域として形成され、前記第２羽根部は、前記第１結合領域に結合されるものである。

【0020】

本発明のバッテリパックは、前記第１バッテリモジュール及び前記第２バッテリモジュールと共に前記第１方向に沿って整列される第３バッテリモジュール及び第４バッテリモジュール、前記第１バッテリモジュールの上部に位置する第５バッテリモジュール、及び前記第３バッテリモジュールの上部に位置する第６バッテリモジュール、をさらに含むものである。

【0021】

本発明のバッテリパックで、前記第１バッテリモジュールの一側面が前記第３バッテリモジュールに密着され、前記第１バッテリモジュールの他側面が前記第１断熱パッドに密着され、前記第２バッテリモジュールの一側面が前記第２断熱パッドに密着され、前記第２バッテリモジュールの他側面が前記第４バッテリモジュールに密着されるものである。

【0022】

本発明のバッテリパックは、前記第１バッテリモジュール及び前記第３バッテリモジュールの上端部に積層されるクラッシュレイヤをさらに含み、前記第５バッテリモジュール及び前記第６バッテリモジュールは、前記クラッシュレイヤの上部面に積層されるものである。

【0023】

本発明のバッテリパックで、前記クラッシュレイヤは、上面が前記第５バッテリモジュール及び前記第６バッテリモジュールの下端部に結合される第１レイヤと、底面が前記第１バッテリモジュール及び前記第３バッテリモジュールの上端部に結合される第２レイヤと、を含み、前記第１レイヤの底面と前記第２レイヤの上面とが離隔した状態で前記第１レイヤと前記第２レイヤは結合されるものである。

【0024】

本発明のバッテリパックで、前記第１フレーム部は、前記第１胴体部の上端から突出する支持部をさらに含み、前記支持部は、前記クラッシュレイヤと結合されるものである。

【0025】

以下、添付図面を参照して、本発明による実施例を詳しく説明する。この過程で図面に示された構成要素の大きさや形状などは、説明の明瞭性と便宜上、誇張して示されうる。また、本発明の構成及び作用を考慮して特別に定義された用語は、ユーザ、運用者の意図または慣例によって変わりうる。このような用語に対する定義は、本明細書の全般に亘った内容に基づいて下されなければならない。

【0026】

本発明の説明において、留意しなければならない点は、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内側」、「外側」、「一面」、「他面」などが指示した方位または位置関係は図面で示す方位または位置関係、または、通常、本発明の製品使用時に配置する方位または位置関係に基づいたものであり、単に本発明の説明と簡略な説明のためのものであり、表示された装置または素子が、必ずしも特定の方位を有し、特定の方位で構成されるか、操作されなければならないということを提示または暗示するものではないので、本発明を制限すると理解してはならない。

【0027】

図１は、本発明のバッテリパックを示す概念図である。図２は、クラッシュビームユニットを示す斜視図である。図３は、第１断熱パッド２３０を示す斜視図である。図４は、図２のＡ－Ａ断面を示す断面図である。図５は、本発明のバッテリパックの他の実施形態を示す概念図である。図６は、図２のＢ－Ｂ断面を示す断面図である。図７は、第１断熱パッド２３０及び第２断熱パッド２４０が備えられていないバッテリパックで各バッテリモジュールの経時的な温度を示すグラフである。図８は、第１断熱パッド２３０及び第２断熱パッド２４０が備えられたバッテリパックで各バッテリモジュールの経時的な温度を示すグラフである。

【0028】

以下、図１ないし図８を参照して、本発明のバッテリパックについて詳しく説明する。

【0029】

図１及び図２に示したように、本発明のバッテリパックは、第１方向に沿って整列される第１バッテリモジュール１１０及び第２バッテリモジュール１２０、前記第１バッテリモジュール１１０及び前記第２バッテリモジュール１２０の間に設けられるクラッシュビームユニット２００、及び前記第１バッテリモジュール１１０、前記第２バッテリモジュール１２０及び前記クラッシュビームユニット２００を内部に収容するハウジング３００、を含み、前記クラッシュビームユニット２００は、前記第１バッテリモジュール１１０と対面する第１断熱パッド２３０及び前記第２バッテリモジュール１２０と対面する第２断熱パッド２４０を含むものである。

【0030】

バッテリモジュールは、バッテリセルを外部衝撃と熱、振動などから保護するために、一定数束ねてフレームに組み込んだものである。

【0031】

バッテリセルは、電気エネルギーを充電または放電して使用することができるバッテリの基本単位であって、正極、負極、分離膜及び電解液が電池ケースに収容されて製造されたものである。

【0032】

バッテリパックは、電気自動車などに装着されるバッテリシステムの最終形態である。バッテリパックには、複数のバッテリモジュールと共にＢＭＳ（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなど各種の制御及び保護システムが備えられうる。

【0033】

本発明のバッテリパックは、複数のバッテリモジュールを含み、複数のバッテリモジュールが第１方向に沿って整列された状態でハウジング３００内に収容され、整列された複数のバッテリモジュールの１つを第１バッテリモジュール１１０とし、第１バッテリモジュール１１０に隣接したバッテリモジュールを第２バッテリモジュール１２０とする時、第１バッテリモジュール１１０と第２バッテリモジュール１２０との間には、第１断熱パッド２３０及び第２断熱パッド２４０を備えたクラッシュビームユニット２００が挿入される。

【0034】

前記第１方向は、図１ないし図６でｘ軸方向である。後述する第２方向は、図１ないし図６でｙ軸方向であり、上下方向は、ｚ軸方向である。本発明のバッテリパックで、バッテリセルは、第１方向に対して垂直な平面状に設けられ、バッテリモジュール内には、それぞれのバッテリセルの面が互いに対面するように第１方向に沿って複数のバッテリセルが積層された形態で内蔵される。クラッシュビームユニット２００は、第１方向上で複数設けられるバッテリモジュールの間に配されて衝撃を緩和させることができる。

【0035】

図３に示したように、前記第１断熱パッド２３０または前記第２断熱パッド２４０は、雲母シート層と、セラミック製紙層２３３と、を含むものである。

【0036】

雲母シートは、電気絶縁性及び耐熱性を有するシートであって、約５００℃の温度環境で使用可能であり、約８００℃の温度まで耐えることができる。

【0037】

セラミック製紙層２３３は、セラミック繊維（例えば、Ｓｕｐｅｒｗｏｏｌ ｂｕｌｋ ｆｉｂｅｒ）にバインダーを添加して製紙状態で形成されたものである。セラミック繊維は、ＣａＯとＭｇＯとの混合物及びＳｉＯ_２を含むものである。さらに具体的に、セラミック製紙層２３３は、全体重量で３０～４０重量パーセントのＣａＯとＭｇＯとの混合物及び６０～７０重量パーセントのＳｉＯ_２を含むものである。

【0038】

図３に示したように、前記第１断熱パッド２３０または前記第２断熱パッド２４０は、２つの雲母シート層２３１の間に前記セラミック製紙層２３３が積層されて形成されるものである。この際、前記２つの雲母シート層２３１の厚さは、０．０５～０．５ｍｍであり、前記セラミック製紙層２３３の厚さは、１～５ｍｍでもある。例えば、雲母シート層２３１の厚さは、０．１ｍｍであり、セラミック製紙層２３３の厚さは、３ｍｍに形成されうる。前記のような積層構造で、バッテリモジュールの流動及び公差を吸収することができる。雲母シート層２３１は、絶縁素材であって、隣接した構造物間の許容されていない電気的な連結を遮断し、比較的剛性が高くて、セラミック製紙層２３３が一定の形状を保持するように支持することができる。セラミック製紙層２３３は、断熱素材であって、厚いほど断熱効果は高くなるが、構造的な状況を考慮して、その厚さが決定される。

【0039】

図２及び図４に示したように、前記クラッシュビームユニット２００は、一側面に前記第１断熱パッド２３０が付着される第１フレーム部２１０、及び一側面が前記第１フレーム部２１０の他側面と対面し、他側面に前記第２断熱パッド２４０が付着される第２フレーム部２２０、さらに含みうる。

【0040】

すなわち、第１フレーム部２１０は、第１断熱パッド２３０を挟んで第１バッテリモジュール１１０の側面に密着され、第２フレーム部２２０は、第２断熱パッド２４０を挟んで第２バッテリモジュール１２０の側面に密着される。

【0041】

前記第１フレーム部２１０と前記第２フレーム部２２０は、前記第１フレーム部２１０の前記他側面と前記第２フレーム部２２０の前記一側面とを互いに離隔して結合するものである。前記第１フレーム部２１０の前記他側面と前記第２フレーム部２２０の前記一側面との間には、２つの面の間の間隔保持のための支持手段が設けられうるが、２つの面の間の全体が完全に満たされない。前記のような構造で１つのバッテリモジュールで発生した熱が、クラッシュビームユニット２００の構造物に沿って他のバッテリモジュールに伝達されることを最小化することができる。

【0042】

図４に示したように、前記第１方向が上下方向に対して垂直であり、前記第１方向及び前記上下方向に対して垂直な方向を第２方向とする時、前記第１フレーム部２１０は、前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第１胴体部２１１と、前記第１胴体部２１１の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第１羽根部２１２と、を含み、前記一対の第１羽根部２１２は、前記ハウジング３００の内側面に結合されるものである。すなわち、第１胴体部２１１の両エッジには、第１羽根部２１２が１つずつそれぞれ形成され、羽根部はハウジング３００に固定されて、クラッシュビームユニット２００がハウジング３００の内部で流動することを防止することができる。

【0043】

前記第２フレーム部２２０は、前記第１方向に対して垂直な平面のプレートで形成された第２胴体部２２１と、前記第２胴体部２２１の前記第２方向上の両端部からそれぞれ突設される一対の第２羽根部２２２と、を含みうる。

【0044】

前記第１羽根部２１２の端部は、前記第１方向に折り曲げられて第１結合領域２１２ａとして形成され、前記第２羽根部２２２は、前記第１結合領域２１２ａに結合されるものである。

【0045】

第１羽根部２１２が折り曲げられて形成される第１結合領域２１２ａの外側面は、ハウジング３００の内側面と結合し、第１結合領域２１２ａに第２フレーム部２２０の第２羽根部２２２が結合されうる。第２羽根部２２２の端部も、折り曲げられて第２結合領域２２２ａとして形成され、第２結合領域２２２ａが第１結合領域２１２ａと結合されうる。

【0046】

図４及び図６に示したように、第１胴体部２１１には、第１断熱パッド２３０が結合され、第２胴体部２２１には、第２断熱パッド２４０が結合されうる。第１断熱パッド２３０と対面する第１胴体部２１１の一部領域には、第１凹部２１４が形成され、第２断熱パッド２４０と対面する第２胴体部２２１の一部領域には、第２凹部２２４が形成されうる。第１凹部２１４と第２凹部２２４は、互いに対面する位置に形成され、第１凹部２１４の他側面と、第２凹部２２４の他側面は、第１フレーム部２１０と第２フレーム部２２０とが互いに結合する時、第１フレーム部２１０と第２フレーム部２２０とを互いに一定間隔で保持させる支持台の役割が行える。また、第１凹部２１４と第２凹部２２４は、第１断熱パッド２３０及び第２断熱パッド２４０が第１胴体部２１１及び第２胴体部２２１と接触する面積を最小化して断熱効果を増大させることができる。

【0047】

図１に示したように、本発明のバッテリパックは、６個以上のバッテリモジュールを含みうる。具体的に、本発明のバッテリパックは、前記第１バッテリモジュール１１０及び前記第２バッテリモジュール１２０と共に前記第１方向に沿って整列される第３バッテリモジュール１３０及び第４バッテリモジュール１４０、前記第１バッテリモジュール１１０の上部に位置する第５バッテリモジュール１５０、及び前記第３バッテリモジュール１３０の上部に位置する第６バッテリモジュール１６０、をさらに含みうる。すなわち、本発明のバッテリパックで、複数のバッテリモジュールは、２層構造で配列され、下層には、第１バッテリモジュール１１０、第２バッテリモジュール１２０、第３バッテリモジュール１３０及び第４バッテリモジュール１４０が配され、上層には、第５バッテリモジュール１５０及び第６バッテリモジュール１６０が配置される。

【0048】

具体的に、下層には、前記第１バッテリモジュール１１０の一側面が前記第３バッテリモジュール１３０に密着され、前記第１バッテリモジュール１１０の他側面が前記第１断熱パッド２３０に密着され、前記第２バッテリモジュール１２０の一側面が前記第２断熱パッド２４０に密着され、前記第２バッテリモジュール１２０の他側面が前記第４バッテリモジュール１４０に密着されるように、第１バッテリモジュール１１０、第２バッテリモジュール１２０、第３バッテリモジュール１３０、第４バッテリモジュール１４０及びクラッシュビームユニット２００が配置される。すなわち、本発明のバッテリパックのハウジング３００の内部で、下層には、第３バッテリモジュール１３０、第１バッテリモジュール１１０、クラッシュビームユニット２００、第２バッテリモジュール１２０、第４バッテリモジュール１４０順に第１方向に沿って配置される。

【0049】

図５に示したように、本発明のバッテリパックは、前記第１バッテリモジュール１１０及び前記第３バッテリモジュール１３０の上端部に積層されるクラッシュレイヤ４００をさらに含み、前記第５バッテリモジュール１５０及び前記第６バッテリモジュール１６０は、前記クラッシュレイヤ４００の上部面に積層されるものである。

【0050】

図５及び図６に示したように、前記クラッシュレイヤ４００は、上面が前記第５バッテリモジュール１５０及び前記第６バッテリモジュール１６０の下端部に結合される第１レイヤ４１０と、底面が前記第１バッテリモジュール１１０及び前記第３バッテリモジュール１３０の上端部に結合される第２レイヤ４２０と、を含み、前記第１レイヤ４１０の底面と前記第２レイヤ４２０の上面とが離隔した状態で前記第１レイヤ４１０と前記第２レイヤ４２０は結合されるものである。前記第１フレーム部２１０は、前記第１胴体部２１１の上端から突出する支持部２１３をさらに含み、前記支持部２１３は、前記クラッシュレイヤ４００と結合されるものである。クラッシュレイヤ４００を通じて層間の振動及び熱伝達を減少させることができる。

【0051】

図７及び図８は、第１バッテリモジュール１１０で爆発が発生した状況で各バッテリモジュールの経時的な温度変化を示すグラフである。

【0052】

図７は、第１断熱パッド２３０及び第２断熱パッド２４０が備えられていないバッテリパックで各バッテリモジュールの経時的な温度を示すグラフである。図７において、第１バッテリモジュール１１０の温度を示すグラフは、Ｍ３－１であり、第２バッテリモジュール１２０の温度を示すグラフは、Ｍ２－１４である。第２バッテリモジュール１２０は、約１８分以前には急激な温度変化なしに徐々に温度が増加しただけであり、約１８分以後に急激な温度変化を示すことが見られる。図７のグラフに示されたように、クラッシュビームユニット２００の構造的な特徴が熱伝達を遅延させることが見られる。

【0053】

図８は、第１断熱パッド２３０及び第２断熱パッド２４０が備えられたバッテリパックで各バッテリモジュールの経時的な温度を示すグラフである。図８において、第１バッテリモジュール１１０の温度を示すグラフは、Ｍ３であり、第２バッテリモジュール１２０の温度を示すグラフは、Ｍ２である。図８を見れば、第１断熱パッド２３０と第２断熱パッド２４０とが備えられた時、爆発遅延が２２分以上になったことが見られる。すなわち、第１断熱パッド２３０と第２断熱パッド２４０は、クラッシュビームユニット２００の熱伝達遅延の効果をさらに極大化させることが見られる。

【0054】

以上、本発明による実施例が説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これにより多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求の範囲によって決定されねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明のバッテリパックは、断熱パッドが備えられたクラッシュビームをバッテリモジュールの間に設けることにより、バッテリモジュール間の衝撃及び熱伝達を抑制して、１つのバッテリモジュールが発熱または爆発しても、周囲のバッテリモジュールが連鎖爆発することを防止または遅延させることができる。

【0056】

本発明のバッテリパックは、熱と振動とが持続的に発生する環境でも、安定して駆動可能である。

【符号の説明】

【0057】

１１０：第１バッテリモジュール
１２０：第２バッテリモジュール
１３０：第３バッテリモジュール
１４０：第４バッテリモジュール
１５０：第５バッテリモジュール
１６０：第６バッテリモジュール
２００：クラッシュビームユニット
２１０：第１フレーム部
２１１：第１胴体部
２１２：第１羽根部
２１２ａ：第１結合領域
２１３：支持部
２２０：第２フレーム部
２２１：第２胴体部
２２２：第２羽根部
２２２ａ：第２結合領域
２３０：第１断熱パッド
２３１：雲母シート層
２３３：セラミック製紙層
２４０：第２断熱パッド
３００：ハウジング
４００：クラッシュレイヤ
４１０：第１レイヤ
４２０：第２レイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】