特許 7603831 電池モジュールおよびこれを含む電池パック

(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】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】電池モジュールおよびこれを含む電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/653 20140101AFI20241213BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241213BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20241213BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20241213BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241213BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

H01M10/653

H01M10/613

H01M10/647

H01M10/625

H01M50/204 401H

H01M50/507

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023547685

(86)(22)【出願日】2022-09-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-09

(86)【国際出願番号】 KR2022014179

(87)【国際公開番号】W WO2023058956

(87)【国際公開日】2023-04-13

【審査請求日】2023-08-07

(31)【優先権主張番号】10-2021-0132639

(32)【優先日】2021-10-06

(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】ミン・ソプ・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジュンヨブ・ソン

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０５８９３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／１０７３９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０９６０２０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６０ －１０／６６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ ５０／５０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、
前記電池セル積層体を囲むモジュールフレーム、
前記モジュールフレームにおいて開放されている前記電池セル積層体の前面および後面を覆うエンドプレート、
前記電池セル積層体と前記エンドプレートとの間に形成される熱伝達部材、および
前記熱伝達部材の動きを感知する移動感知部を含む電池モジュールにおいて、
前記移動感知部は、前記熱伝達部材と接触するように形成された圧力センサーを含み、
前記電池モジュール内にガスポケットが発生した時、前記熱伝達部材が移動することによって前記圧力センサーが圧力変化を感知する、電池モジュール。

【請求項2】

前記熱伝達部材は流動性を有する素材で形成され、
前記熱伝達部材は、前記ガスポケットが発生した時に移動可能である、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記熱伝達部材はゲル形態に形成される、請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、
前記電池セル積層体を囲むモジュールフレーム、
前記モジュールフレームにおいて開放されている前記電池セル積層体の前面および後面を覆うエンドプレート、
前記電池セル積層体と前記エンドプレートとの間に形成される熱伝達部材、および
前記熱伝達部材の動きを感知する移動感知部を含む電池モジュールにおいて、
前記モジュールフレームは、前記電池セル積層体の下部および両側面を覆うフレーム部材と、前記電池セル積層体の上部を覆う上部プレートを含み、
前記移動感知部は前記上部プレートに形成されるホールを含み、
前記電池モジュール内にガスポケットが発生した時、前記熱伝達部材は前記上部プレートの前記ホールを通じて外部に流出される、電池モジュール。

【請求項5】

複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、
前記電池セル積層体を囲むモジュールフレーム、
前記モジュールフレームにおいて開放されている前記電池セル積層体の前面および後面を覆うエンドプレート、
前記電池セル積層体と前記エンドプレートとの間に形成される熱伝達部材、および
前記熱伝達部材の動きを感知する移動感知部を含む電池モジュールにおいて、
前記モジュールフレームは、前記電池セル積層体の下部および両側面を覆うフレーム部材と、前記電池セル積層体の上部を覆う上部プレートを含み、
前記移動感知部は前記上部プレートに形成されるホールと、前記熱伝達部材と接触し前記ホールに隣接するように形成される突出部材を含み、
前記電池モジュール内にガスポケットが発生した時、前記突出部材は前記上部プレートの外部方向に移動する、電池モジュール。

【請求項6】

前記電池モジュールは、前記上部プレート内部に形成される溝部をさらに含み、
前記溝部に前記突出部材がはめ込み結合される、請求項５に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記電池モジュールは、前記電池セル積層体の前記前面および前記後面と前記エンドプレートとの間に形成されるバスバーフレームをさらに含み、
前記熱伝達部材は、前記電池セル積層体と前記バスバーフレームとの間の空間および前記バスバーフレームと前記エンドプレートとの間の空間に形成される、請求項１または４に記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記熱伝達部材は、前記電池セル積層体と前記バスバーフレームとの間の空間および前記バスバーフレームと前記エンドプレートとの間の空間を全体的に満たす、請求項７に記載の電池モジュール。

【請求項9】

前記電池モジュールは、前記電池セル積層体から突出している電極リードをさらに含み、
前記熱伝達部材は前記電極リードと接触する、請求項７に記載の電池モジュール。

【請求項10】

前記電池モジュールは、前記バスバーフレームに装着された複数のバスバーを含み、
前記熱伝達部材は前記バスバーおよび前記バスバーフレームと接触する、請求項７に記載の電池モジュール。

【請求項11】

前記熱伝達部材は、前記モジュールフレームの底部および前記モジュールフレームの上部と接触する、請求項１または４に記載の電池モジュール。

【請求項12】

請求項１または４に記載の電池モジュールを含む電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２１年１０月６日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１３２６３９号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関するものであって、より具体的に電池セル異常診断の可能な電池モジュールおよび電池パックに関するものである。

【背景技術】

【0003】

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するにつれてエネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。特に、二次電池は、携帯電話機、デジタルカメラ、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギー源としても多くの関心を集めている。

【0004】

小型モバイル機器にはデバイス１台当り一つまたは二、三、四つの電池セルが使用されるのに反し、自動車などのように中大型デバイスには高出力大容量が必要である。したがって、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。

【0005】

中大型電池モジュールはできれば小さい大きさと重量で製造されることが好ましいので、高い集積度で積層でき、容量に対比して重量が小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。このような電池モジュールは高出力を得るために複数の単位電池セルを含む多数のセルアセンブリーを直列に連結した構造を有している。そして、前記電池セルは正極および負極集電体、セパレータ、活物質、電解液などを含んで構成要素間の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。

【0006】

一方、近来エネルギー貯蔵源としての活用をはじめとして大容量構造に対する必要性が高まるにつれて多数の二次電池が直列および／または並列に連結された多数の電池モジュールおよび前記電池モジュールを集合させたマルチモジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。

【0007】

また、複数の電池セルを直列／並列に連結して電池パックを構成する場合、少なくとも一つの電池セルからなる電池モジュールを先に構成し、このような少なくとも一つの電池モジュールを用いてその他の構成要素を追加して電池パックを構成する方法が一般的である。

【0008】

一般に、二次電池は、適正温度より高まる場合に二次電池の性能が低下することがあり、ひどい場合、爆発や発火の危険もある。特に、多数の二次電池、即ち、電池セルを備えた電池モジュールや電池パックは狭い空間で多数の電池セルから出る熱が合算されて温度がさらに速くひどく上がることがある。言い換えれば、多数の電池セルが積層された電池モジュールとこのような電池モジュールが装着された電池パックの場合、高い出力を得ることができるが、充電および放電時、電池セルから発生する熱を除去することが容易でない。電池セルの放熱が十分に行われない場合、電池セルの劣化が速くなりながら寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。

【0009】

さらに、車両用バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの場合、直射光線に頻繁に露出され、夏季や砂漠地域のような高温条件に置かれることがある。

【0010】

従来の電池モジュールの電池セルから発生する熱は、電池セル積層体の下部に形成される熱伝導性樹脂層およびモジュールフレームの底部を通じた一方向経路を通じてのみ放出された。しかし、最近、高容量、高エネルギー、急速充電などの必要が持続的に増加してバスバーに流れる電流の量が増加し、バスバー、電池セルおよび電極リードから発生する発熱も増加する傾向である。このような発熱は従来の冷却構造のみでは効果的に冷却させにくい。また、急速充電によって電池セルの充電および放電が行われることによって発生可能性が高まる電池セルのガスポケット（ｇａｓ ｐｏｃｋｅｔ）の場合、発生有無に対する精密な感知が難しい。

【0011】

したがって、高容量、高エネルギーおよび急速充電などの必要によって発生するバスバー発熱問題を解決し、急速充電の状況で発生するガスポケットの発生を把握し電池セルの異常発生診断を可能にするための新規構造の必要性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の解決しようとする課題は、電池セルおよびバスバーの発熱問題解決が可能であり、電池セルの異常診断が可能な電池モジュールおよびこれを含む電池パックを提供するためのものである。

【0013】

しかし、本発明が解決しようとする課題が上述の課題で制限されるわけではなく、言及されていない課題は本明細書および添付された図面から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるはずである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、前記電池セル積層体を囲むモジュールフレーム、前記モジュールフレームにおいて開放されている前記電池セル積層体の前面および後面を覆うエンドプレート、前記電池セル積層体と前記エンドプレートとの間に形成される熱伝達部材、および前記熱伝達部材の動きを感知する移動感知部を含む。

【0015】

前記熱伝達部材は流動性を有する素材で形成され、前記熱伝達部材は、電池モジュール内にガスポケットが発生した時に移動が可能である。

【0016】

前記熱伝達部材はゲル形態に形成できる。

【0017】

本発明の一実施形態による電池モジュールの前記移動感知部は圧力センサーを含み、前記圧力センサーは前記熱伝達部材と接触するように形成できる。

【0018】

前記モジュールフレームは、前記電池セル積層体の下部および両側面を覆うフレーム部材と、前記電池セル積層体の上部を覆う上部プレートを含み、本発明の他の一実施形態による電池モジュールの前記移動感知部は前記上部プレートに形成されるホールを含むことができる。

【0019】

電池モジュール内にガスポケットが発生した時、前記熱伝達部材は前記上部プレートの前記ホールを通じて外部に流出される。

【0020】

本発明の他の一実施形態による電池モジュールは前記熱伝達部材と接触し前記ホールに隣接するように形成される突出部材をさらに含み、電池モジュール内にガスポケットが発生した時、前記突出部材は前記上部プレートの外部方向に移動できる。

【0021】

本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールは前記上部プレート内部に形成される溝部をさらに含み、前記溝部に前記突出部材がはめ込み結合できる。

【0022】

前記電池モジュールは前記電池セル積層体の前面および後面と前記エンドプレートとの間に形成されるバスバーフレームをさらに含み、前記熱伝達部材は前記電池セル積層体と前記バスバーフレームとの間の空間および前記バスバーフレームと前記エンドプレートとの間の空間に形成できる。

【0023】

前記熱伝達部材は、前記電池セル積層体と前記バスバーフレームとの間の空間および前記バスバーフレームと前記エンドプレートとの間の空間を全体的に満たすことができる。

【0024】

前記電池セル積層体から突出している電極リードをさらに含み、前記熱伝達部材は前記電極リードと接触してもよい。

【0025】

前記バスバーフレームに装着された複数のバスバーを含み、前記熱伝達部材は前記バスバーおよび前記バスバーフレームと接触してもよい。

【0026】

前記熱伝達部材は、前記モジュールフレームの底部および前記モジュールフレームの上部と接触してもよい。

【0027】

本発明のまた他の一実施形態による電池パックは、前記電池モジュールを含むことができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明の一実施形態による電池モジュールは、熱伝達部材を含むことによって高電流および急速充電環境での電池セルおよびバスバーの発熱問題を解決することができる。また前記発熱問題を解決することによって電池モジュールの安定性が向上できる。

【0029】

また、熱伝達部材は電池セル積層体とバスバーフレームとの間の空間、およびバスバーフレームとエンドプレートとの間の空間を満たすことによって、電池モジュールの絶縁性能向上効果を達成することができる。

【0030】

また、電池モジュール内におけるガスポケットの発生による熱伝達部材の移動および変化を感知することによって電池セルのガスポケット発生および電池セルの異常診断が可能である。

【0031】

本発明の効果が上述の効果で制限されるわけではなく、言及されていない効果は本明細書および添付された図面から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の電池モジュールの分解斜視図である。

【図2】図１の構成要素を組み立てた電池モジュールを示した斜視図である。

【図3】図２のＰ１面に沿って切断した様子を拡大して示した図である。

【図4】図２のＰ２面に沿って切断した様子を拡大して示した図である。

【図5】本発明の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。

【図6】本発明の他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。

【図7】図６のＡ部分を拡大して示した図である。

【図8】本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。

【図9】図８のＢ部分を拡大して示した図である。

【図10】本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。

【図11】本発明の電池モジュールに含まれる電池セルを示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施形態について詳しく説明する。しかし、本発明は様々の異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0034】

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一な参照符号を付けるようにする。

【0035】

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図示されたところに限定されない。図面において様々の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

【0036】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“の上に”または“上に”あるという時、これは他の部分“の直上に”ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分“の直上に”あるという時には中間に他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分“の上に”または“上に”あるというのは基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向かって“の上に”または“上に”位置することを意味するのではない。

【0037】

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

【0038】

また、明細書全体で、“平面上”という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、“断面上”という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

【0039】

本出願で使用される第１、第２用語は多様な構成要素を説明するのに使用できるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。

【0040】

以下、図１～図４および図１１を参照して本発明の電池モジュールについて説明する。

【0041】

図１は、本発明の電池モジュールの分解斜視図である。図２は図１の構成要素を組み立てた電池モジュールを示した斜視図である。図３は、図２のＰ１面に沿って切断した様子を拡大して示した図である。図４は、図２のＰ２面に沿って切断した様子を拡大して示した図である。図１１は、本発明の電池モジュールに含まれる電池セルを示した斜視図である。

【0042】

図１および図２を参照すれば、本実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層されている電池セル積層体１２０および電池セル積層体１２０を囲むモジュールフレーム２００を含む。

【0043】

まず、電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましく、長方形のシート型構造に形成できる。例えば、図１１を参照すれば、本実施形態による電池セル１１０は、二つの電極リード１１１、１１２が互いに対向してセル本体１１３の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。即ち、電池セル１１０は、互いに対向する方向に突出した電極リード１１１、１１２を含む。より詳しくは、電極リード１１１、１１２は電極組立体（図示せず）と連結され、前記電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。

【0044】

一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態でセルケース１１４の一端部１１４ａおよび他の一端部１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することによって製造できる。言い換えれば、本実施形態による電池セル１１０は総３ケ所のシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃは熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、他の一側部は連結部１１５からなり得る。セルケース１１４は樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなり得る。

【0045】

また、連結部１１５は電池セル１１０の一縁に沿って長く伸びており、連結部１１５の端部にはバットイヤー１１０ｐが形成できる。また、突出した電極リード１１１、１１２を挟んでセルケース１１４が密封されながら、電極リード１１１、１１２とセル本体１１３との間にテラス部１１６が形成できる。即ち、電池セル１１０は、電極リード１１１、１１２が突出した方向にセルケース１１４から延長形成されたテラス部１１６を含むことができる。

【0046】

このような電池セル１１０は複数で構成でき、複数の電池セル１１０は相互電気的に連結されるように積層されて電池セル積層体１２０を形成する。特に、図１に示されているように、ｙ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層できる。これにより、電極リード１１１、１１２はｘ軸方向と－ｘ軸方向にそれぞれ突出することになる。

【0047】

一方、電池セル１１０に対する充放電が反復的に行われると熱が発生し、その中でも電極リード１１１、１１２と隣接した部分で熱が多く発生する。即ち、セル本体１１３の中央部分よりは、電極リード１１１、１１２に近くなるほど充放電によって多くの熱が発生することがあるので、当該部分の冷却のための構造が必要になる。

【0048】

一方、モジュールフレーム２００は、上部面、前面および後面が開放されて電池セル積層体１２０の下部および両側部を覆うフレーム部材３００、および電池セル積層体１２０の上部を覆う上部プレート４００を含む。但し、モジュールフレーム２００はこれに限定されたのでなく、Ｌ字型フレームまたは前面および後面を除いて電池セル積層体１２０を囲むモノフレームのような他の形状のフレームで代替できる。モジュールフレーム２００を通じてモジュールフレーム２００の内部に収容された電池セル積層体１２０を物理的に保護することができる。この時、フレーム部材３００は、電池セル積層体１２０の下部を支える底部３００ａと、底部３００ａの両端部からそれぞれ上向延長された側面部３００ｂを含むことができる。

【0049】

上部プレート４００は、モジュールフレーム２００の開放された上側面をカバーすることができる。エンドプレート１５０は、モジュールフレーム２００において開放されている電池セル積層体１２０の前面および後面を覆うことができる。エンドプレート１５０は、上部プレート４００の前後端の角およびモジュールフレーム２００の前後端の角と溶接を通じて結合できる。

【0050】

エンドプレート１５０と電池セル積層体１２０の前面および後面との間にはバスバーフレーム１３０が形成できる。バスバーフレーム１３０に装着された複数のバスバー１６０は電池セル１１０から突出形成されて、バスバーフレーム１３０上に装着された電極リード１１１、１１２と接触できる。

【0051】

また、本実施形態による電池モジュール１００は電池セル積層体１２０の下面とモジュールフレーム２００の底部、即ち、フレーム部材３００の底部３００ａとの間に位置する熱伝導性樹脂層３１０をさらに含み、熱伝導性樹脂層３１０は電池セル１１０から発生する熱を、電池モジュール１００の底に伝達し電池セル積層体１２０を固定する役割を果たすことができる。

【0052】

従来の電池モジュールは、電池セルの下部に形成される熱伝導性樹脂層を通じて電池セルから発生した熱が放出された。しかし、熱伝導性樹脂層は、電池セルの前面および後面の電極リードおよびバスバーフレームと前記バスバーフレームに装着されるバスバーから発生する熱を効率的に冷却することができないという問題点があった。また、従来の電池モジュールの場合、電池セル積層体とバスバーフレームとの間の空間およびバスバーフレームとエンドプレートとの間の空間が空の空間として形成されて、水分流入および異物流入による絶縁性能低下の問題点があった。したがって、急速充電のように高電流の流れによって電池セルの電極リードおよびバスバーに短い時間高い発熱を発生させる状況では前記発熱を効果的に冷却することができる構造の必要性がある。

【0053】

これとともに、従来の電池モジュールは電池セル内の電解液の分解または副反応を通じて発生するガスによって、電池セルのセル本体、テラス部などシーリング部の内側領域が突出および膨れ上がるようになるガスポケットが発生した時、前記ガスポケットの発生有無を明確に感知することができないという問題点があった。特に、前記ガスポケットによって電池セルの電極リードおよびシーリング部と隣接した部分が膨れ上がることによって、電池セルの破損危険性が大きい。したがって、前記ガスポケットが発生する場合、前記ガスポケットの発生によって流動する物質を含み、前記物質の流動および移動を感知することによってガスポケットの発生を感知することができる構造の必要性がある。また、前記ガスポケットを感知することによって電池セルの異常発生の診断が可能になる。

【0054】

したがって、本実施形態による電池モジュール１００は電池セル積層体１２０とエンドプレート１５０との間に形成される熱伝達部材５００を含み、熱伝達部材５００の動きを感知する移動感知部４００Ｈ、７００、８００をさらに含む。

【0055】

具体的に、図３および図４を参照すれば、熱伝達部材５００は、電池セル積層体１２０とバスバーフレーム１３０との間の空間およびバスバーフレーム１３０とエンドプレート１５０との間の空間に形成できる。また、バスバーフレーム１３０とエンドプレート１５０との間の空間には絶縁カバーがさらに形成でき、したがって、バスバーフレーム１３０と絶縁カバーとの間の空間を熱伝達部材５００で満たすことができる。

【0056】

特に、熱伝達部材５００は、上述した空間を全体的に満たすものであってもよい。即ち、熱伝達部材５００は、電池セル積層体１２０とバスバーフレーム１３０との間の空間およびバスバーフレーム１３０とエンドプレート１５０との間の空間を全体的に満たすものであってもよい。したがって、全体的に満たされた熱伝達部材５００を通じて、絶縁性能が向上し、水分および異物の浸透可能性を最少化して電池モジュールの安定性を向上させることができる。外部から水分や異物が侵入する場合、バスバー１６０の短絡および電池モジュール１００の寿命が低下することがある。したがって、熱伝達部材５００は水分および異物が電池モジュールに侵入してバスバー１６０および電極リード１１１、１１２と接触するのを防止することによって電池モジュールの性能を確保し安定性を向上させることができる。

【0057】

したがって、前記で説明した通り、本実施形態による熱伝達部材５００は電極リード１１１、１１２と接触できる。電池セル１１０において多量の発熱が発生する部分である電極リード１１１、１１２は、電池セル１１０の部位の中でも最も冷却が必要な部分である。しかし、電極リード１１１、１１２と直接的に接触して冷却経路を形成する構成が存在しなくて問題になった。よって、本実施形態による電池モジュール１００の場合、熱伝達部材５００によって電極リード１１１、１１２の効果的な冷却が可能である。特に、熱伝達部材５００は電極リード１１１、１１２と面接触可能であり、接触面積が広くなることによって前記接触によって、多量の熱が発生しても効果的な冷却を可能にすることができる。

【0058】

また、熱伝達部材５００は、バスバー１６０およびバスバーフレーム１３０とも接触できる。バスバー１６０から発生する熱が熱伝達部材５００を通じて冷却され、熱伝達部材５００が接触する他の構成要素を通じて急速に伝達できる。また、熱伝達部材５００は電池モジュール１００内に形成される複数のバスバー１６０とそれぞれ接触することによって、バスバー１６０間の物理的な接触を防止することができる。したがって、バスバー１６０間の接触で発生することがある短絡などを遮断することができる。

【0059】

さらに、熱伝達部材５００は、モジュールフレーム２００の底部およびモジュールフレーム２００の上部と接触できる。即ち、熱伝達部材５００は、フレーム部材３００の底部３００ａおよび上部プレート４００と接触できる。具体的に、図４を参照すれば、熱伝達部材５００は、フレーム部材３００の底部３００ａおよび熱伝導性樹脂層３１０と接触するように形成できる。また、熱伝達部材５００は、上部プレート４００と接触するように形成できる。したがって、熱伝達部材５００はフレーム部材３００の底部３００ａ、熱伝導性樹脂層３１０および上部プレート４００と接触することによって追加的な熱伝達経路を形成して、モジュール外部に熱を伝達および放出することができる。この時、熱伝達部材５００は前記で説明した構成と面接触可能である。熱伝達部材５００は空間を満たす形態で形成されるので、前記構成と面接触することによって向上した冷却効率を達成することができる。

【0060】

前記で説明した通り、本実施形態による熱伝達部材５００は、多数の構成要素と接触するように形成されることを特徴とすることができる。特に、熱伝達部材５００は多量の熱が発生するバスバー１６０および電極リード１１１、１１２と直接的に接触し、バスバー１６０および電極リード１１１、１１２から発生した熱を多数の構成要素を通じて即時に伝達することによって、電池モジュール内の構成要素、特に電池セルの各部分間の温度偏差を改善することができる。

【0061】

この時、熱伝達部材５００は、流動性を有する素材で形成できる。熱伝達部材５００は注液されて硬化する熱伝達物質を含むことができるが、完全に硬化しないゲル（ｇｅｌ）形態を含むことができる。即ち、熱伝達部材５００はゲル形態に形成できる。熱伝達部材５００はゲル形態に形成されることによって、冷却性能の確保が可能であると同時に、流動性を有するので電池モジュール内の一部構成要素の変化に対しても対応できる。したがって、熱伝達部材５００は電池モジュール内ガスポケット６００発生時などの状況で移動が可能であることによって持続的な冷却性能の確保が可能である。

【0062】

これとともに、熱伝達部材５００は熱伝導性を有する素材で形成でき、絶縁性を有する素材で形成できる。したがって、熱伝達部材５００が形成されることによって、熱伝達を通じた冷却性能および絶縁性能の向上効果を達成することができる。

【0063】

以下、図５～図１０を参照して、本発明の移動感知部について詳しく説明する。

【0064】

図５は、本発明の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。図６は、本発明の他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。図７は、図６のＡ部分を拡大して示した図である。図８は、本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。図９は、図８のＢ部分を拡大して示した図である。図１０は、本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部を示した図である。

【0065】

図５を参照すれば、本発明の一実施形態による電池モジュールの移動感知部４００Ｈ、７００、８００は圧力センサー７００を含み、圧力センサー７００は熱伝達部材５００と接触するように形成できる。圧力センサー７００は熱伝達部材５００と接触する範囲内では電池モジュールのいずれの位置にも形成できる。一例として、図５を参照すれば、熱伝達部材５００の移動によって熱伝達部材５００が圧迫されて圧力変化を容易に感知することができ、圧力センサー７００の安定的な設置を確保することができるように、バスバーフレーム１３０上に圧力センサー７００が形成できる。

【0066】

ガスポケット６００発生時、電極リード１１１、１１２などを通じて電池セル１１０と接触する熱伝達部材５００が移動することによって内部圧力が増加することになる。具体的に、ガスポケット６００が発生することによって、熱伝達部材５００が存在する空間が狭くなり、ガスポケット６００が発生した部分の熱伝達部材５００が移動することによって圧力変化が形成される。したがって、圧力センサー７００は前記圧力変化を感知することによって、電池セル１１０内のガスポケット６００発生およびガス発生による電池セル１１０異常発生を感知することができる。

【0067】

図６および図７を参照すれば、本発明の他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部４００Ｈ、７００、８００は、上部プレート４００に形成されるホール４００Ｈを含むことができる。ガスポケットが発生した時、熱伝達部材５００は上部プレート４００のホール４００Ｈを通じて外部に流出される。ホール４００Ｈは、上部プレート４００を貫通するように形成できる。したがって、熱伝達部材５００がガスポケット６００によって押されることによって、上部プレート４００に形成されたホール４００Ｈに沿って外部に流出される。

【0068】

この時、ホール４００Ｈを通じて外部に流出された熱伝達部材５００の高さ（Ｈ）および幅（Ｗ）を測定することによって、ガスポケット６００の発生有無および発生程度に対する予測が可能である。また、ガスポケット６００の発生は電池セル１１０の性能と関連するところ、ガスポケット６００有無確認による電池セル１１０内ガス発生有無確認による電池セル１１０の寿命低下確認および異常発生診断が可能である。

【0069】

図８および図９を参照すれば、本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールの移動感知部４００Ｈ、７００、８００は、熱伝達部材５００と接触しホール４００Ｈに隣接するように形成される突出部材８００をさらに含むことができる。この時、ガスポケット６００発生時、突出部材８００は上部プレート４００の外部方向に移動できる。

【0070】

具体的に、突出部材８００は、上部プレート４００と水平に形成される水平面および前記水平面から垂直方向に伸びる垂直面を含む形状に形成できる。また、突出部材８００は、熱伝達部材５００の上部と上部プレート４００の内側面との間に形成できる。したがって、突出部材８００の前記水平面は上部プレート４００の内側面に固定され、ホール４００Ｈを前記垂直面が通過する形状であってもよい。

【0071】

この時、ガスポケット６００が発生する場合、熱伝達部材５００の移動によって突出部材８００が上側方向に押し出されるようになる。突出部材８００が上部に移動することによって、ホール４００Ｈを通過するように形成された前記垂直面は上部プレート４００の外部方向に移動して、外部でも前記垂直面を肉眼で確認可能である。したがって、前記垂直面が外部に突出した程度を確認することによってガスポケット６００の発生有無および発生程度に対する予測が可能である。

【0072】

図１０を参照すれば、本発明のまた他の一実施形態による電池モジュールは上部プレート４００内部に形成される溝部４００Ｇをさらに含み、溝部４００Ｇに突出部材８００がはめ込み結合できる。

【0073】

具体的に、上部プレート４００の外側面と内側面との間の空間には、ホール４００Ｈから湾入されて形成される溝部４００Ｇが形成できる。溝部４００Ｇは、ホール４００Ｈの両側面に全て形成できる。この時、溝部４００Ｇには、突出部材８００の前記水平面がはめ込み結合できる。この時、突出部材８００がはめ込み結合されても溝部４００Ｇと前記水平面との間には余剰空間が形成できる。したがって、ガスポケット６００の発生時、ホール４００Ｈを通じて流入する熱伝達部材５００によって、突出部材８００が上昇することによって突出部材８００の前記垂直面はホール４００Ｈを通じて外部に突出することになる。したがって、前記垂直面が外部に突出した程度を確認することによってガスポケット６００の発生有無および発生程度に対する予測が可能である。

【0074】

前記で説明した通り、本発明の実施形態による熱伝達部材５００の動きを感知する移動感知部４００Ｈ、７００、８００によって、ガスポケット６００発生時、熱伝達部材５００の移動をセンサーおよび肉眼で確認することができる。したがって、ガスポケット６００発生有無および発生程度を感知することによって、電池セル１１０の異常発生を予測して電池セルの寿命低下および異常発生に対して適切に対応できる。

【0075】

特に、ガスポケット６００が増加する場合、電池セル１１０のシーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃが損傷する可能性が高まる。また、シーリング部１１４ｓａ、１１４ｓｂ、１１４ｓｃが損傷することによって電解液の液漏れが発生する場合、火災発生の可能性が高まる。したがって、本発明の実施形態による熱伝達部材５００および熱伝達部材５００の動きを感知する移動感知部４００Ｈ、７００、８００によってガスポケット６００発生を感知することによって、電池セル１１０および電池モジュール１００の安全性確保が可能である。

【0076】

以下、本発明のまた他の一実施形態による電池パックについて説明する。

【0077】

本実施形態による電池パックは前述の電池モジュールを含む。これとともに、本発明の電池パックは本実施形態による電池モジュールを一つ以上集めて電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）と冷却装置などを追加してパッキングした構造であってもよい。

【0078】

前記電池パックは多様なデバイスに適用できる。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用できるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールを使用することができる多様なデバイスに適用可能であり、これも本発明の権利範囲に属する。

【0079】

以上では本発明の好ましい実施形態について図示し説明したが、本発明は前述の特定の実施形態に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は本発明の技術的な思想や展望から個別的に理解されてはならないはずである。

【符号の説明】

【0080】

１００：電池モジュール
１１０：電池セル
１２０：電池セル積層体
１３０：バスバーフレーム
１５０：エンドプレート
１６０：バスバー
２００：モジュールフレーム
３００：フレーム部材
４００：上部プレート
４００Ｈ：移動感知部（ホール）
５００：熱伝達部材
６００：ガスポケット
７００：移動感知部（圧力センサー）
８００：移動感知部（突出部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】