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(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】2025-01-10
(45)【発行日】2025-01-21
(54)【発明の名称】電池モジュールおよびそれを含む電池パック
(51)【国際特許分類】
H01M 50/358 20210101AFI20250114BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20250114BHJP
H01M 50/35 20210101ALI20250114BHJP
H01M 50/383 20210101ALI20250114BHJP
H01M 50/548 20210101ALI20250114BHJP
【ＦＩ】
H01M50/358
H01M50/211
H01M50/35 201
H01M50/383
H01M50/548 301
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2023521396
(86)(22)【出願日】2022-03-18
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-25
(86)【国際出願番号】 KR2022003809
(87)【国際公開番号】W WO2022203291
(87)【国際公開日】2022-09-29
【審査請求日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】10-2021-0036924
(32)【優先日】2021-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0054815
(32)【優先日】2021-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0031636
(32)【優先日】2022-03-14
(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】スンファン・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ジュンヨブ・ソン
(72)【発明者】
【氏名】ウォン・キョン・パク
(72)【発明者】
【氏名】ヘミ・ジュン
(72)【発明者】
【氏名】スビン・パク
(72)【発明者】
【氏名】クワンモ・キム
【審査官】福井 晃三
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００６９７３２（ＫＲ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／００２６２６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／２５６３０４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１３５４６９（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１０１８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－００３６２６０（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ５０／３０－５０／３９２
Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８
Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電池セルが積層された電池セル積層体；前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム；および
前記電池セル積層体の前面と後面をそれぞれカバーする第１エンドプレートと第２エンドプレートを含み、
前記モジュールフレーム、前記第１エンドプレートまたは前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一つにベントホールが形成され、
前記モジュールフレームの一面上には、前記ベントホールから排出されたガスや火炎の排出経路を案内するためのベントユニットが位置し、
前記ベントユニットは前記ベントホールを覆うように取り付けられる、電池モジュール。
【請求項2】
前記ベントユニットの内部通路は、前記ベントホールと連結され、前記ベントユニットの一側に前記内部通路と連結された排出口が形成される、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記ベントユニットは、前記モジュールフレームの前記一面の方向の一側が開放された形態のフレームである、請求項１または２に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記ベントユニットは、前記第１エンドプレートから前記第２エンドプレートまで前記モジュールフレームの前記一面に沿ってつながる、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートの両方に前記ベントホールが形成され、前記ベントユニットの内部通路は、前記第１エンドプレートの前記ベントホールおよび前記第２エンドプレートの前記ベントホールの両方と連結される、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項6】
前記ベントユニット内で、前記ガスや火炎の排出経路は複数回折れ曲げられてつながる、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項7】
前記ベントユニットは、前記ガスや火炎の排出経路を形成する少なくとも一つの隔壁部を含み、前記隔壁部の一面は前記ベントユニットの一面と垂直である、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項8】
前記電池セルは電極リードを含み、前記電極リードのうちのいずれか一つは前記第１エンドプレートに向かって突出し、
前記電極リードのうちの他の一つは前記第２エンドプレートに向かって突出する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項9】
前記ベントユニットは外部に前記ガスや火炎を排出する排出口を含み、前記ベントホールと前記排出口は前記モジュールフレームの中心を基準として互いに逆方向に位置し、
前記モジュールフレームの中心は、前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートから同じ距離だけ離隔した地点である、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項10】
前記ベントユニットは外部に前記ガスや火炎を排出する排出口を含み、前記ベントホールから第１排出方向に沿って排出されたガスや火炎は前記ベントユニットの内部通路を介して前記第１排出方向と異なる第２排出方向に沿って移動し、
前記第２排出方向は前記排出口に向かう方向である、請求項１～９のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項11】
前記ベントユニットの内部にはフィルタが配置される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項12】
前記ベントユニットは内部に位置した第１フィルタおよび第２フィルタを含み、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは前記ベントユニットの内部通路が案内する排出経路上に間隔を置いて配置され、
前記第１フィルタの気孔大きさと前記第２フィルタの気孔大きさは互いに異なる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項13】
前記ベントユニットはスライディング方式で前記モジュールフレームに結合される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項14】
前記モジュールフレームは前記ベントユニットと連結されるスロットを含み、前記スロットは前記モジュールフレームの長手方向に沿って延びて形成され、前記ベントユニットは前記スロットに沿ってスライディング可能である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項15】
前記ベントユニットは前記スロットと結合する突出部を含む、請求項１４に記載の電池モジュール。
【請求項16】
前記ベントユニットは第１ベントユニットおよび第２ベントユニットを含み、前記第１ベントユニットが案内する排出経路と前記第２ベントユニットが案内する排出経路は互いに逆方向である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項17】
請求項１～１６のいずれか一項に記載の少なくとも一つ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３月２２日付韓国特許出願第１０－２０２１－００３６９２４号、２０２１年４月２８日付韓国特許出願第１０－２０２１－００５４８１５号および２０２２年３月１４日付韓国特許出願第１０－２０２２－００３１６３６号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は２０２１年３月２２日付韓国特許出願第１０－２０２１－００３６９２４号、２０２１年４月２８日付韓国特許出願第１０－２０２１－００５４８１５号および２０２２年３月１４日付韓国特許出願第１０－２０２２－００３１６３６号に基づく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すべ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それを含む電池パックに関し、より具体的には安全性が強化された電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。
【背景技術】
【0003】
現代社会では携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化するにつれて、前記のようなモバイル機器と関連する分野の技術に対する開発が活発に進められている。また、充放電が可能な二次電池は化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などの動力源として用いられるため、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。
【0004】
現在、商用化されている二次電池としてはニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあるが、その中でリチウム二次電池はニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起きず充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギ密度が高い長所から脚光を浴びている。
【0005】
このようなリチウム二次電池は主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを間に置いて配置された電極組立体および電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースを備える。
【0006】
一般にリチウム二次電池は外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池に分類することができる。
【0007】
小型機器に用いられる二次電池の場合、２～３個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに用いられる二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）が用いられる。このような電池モジュールは多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されて電池セル積層体を形成することによって容量および出力が向上する。また、一つ以上の電池モジュールはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。
【0008】
図１は従来の電池モジュールに係る斜視図である。
【0009】
図１を参照すると、多数の電池セルを含む電池モジュール１０ａ，１０ｂが集まって、自動車のような中大型デバイスに取り付けられる。多数の電池セルを備えた電池モジュール１０ａ，１０ｂであるが、このような電池モジュール１０ａ，１０ｂが集まった電池パックは、多数の電池セルから出る熱が狭い空間で合わさって温度が急激に上がり得る。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１０ａ，１０ｂとこのような電池モジュール１０ａ，１０ｂが取り付けられた電池パックの場合、高い出力を得ることができるが、充電および放電時に電池セルで発生する熱を除去することが容易でない。電池セルの放熱がきちんと行われない場合、電池セルの劣化が早くなることにより寿命が短くなることになり、爆発や発火の可能性が大きくなる。
【0010】
さらに、車両用電池パックに含まれる電池モジュールの場合、直射光線に 頻繁に露出し、夏季や砂漠地域のような高温条件に置かれ得る。また、車両の走行距離を増やすために多数の電池モジュール１０ａ，１０ｂを集約的に配置するので、いずれか一つの電池モジュール１０ａで発生した火炎や熱が隣り合う電池モジュール１０ｂに容易に伝播し、終局的に電池パック自体の爆発や発火につながり得る。
【0011】
図２の（ａ）および（ｂ）は従来の電池パックに取り付けられた多様な電池モジュールの発火時の様子を示す図である。図３は２の（ａ）のＡ－Ａ部分であり、従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時に隣接する電池モジュールに影響を及ぼす火炎の様子を示す図である。
【0012】
図２および図３を参照すると、従来の電池モジュール１０は複数の電池セル１１が積層形成された電池セル積層体１２、電池セル積層体１２を収容するフレーム２０、電池セル積層体１２の前後面に形成されたエンドプレート４０、エンドプレートの外に突出形成されたターミナルバスバー５０などを含む。
【0013】
電池セル積層体１２はフレーム２０およびエンドプレート４０の結合によって密閉された構造内に位置する。そのため、過充電などの理由により電池セル１１の内部圧力が増加する場合に、電池セル１１の外部に高温の熱、ガスまたは火炎が放出されるが、この時一つの電池セル１１から放出された熱、ガスまたは火炎などは狭い間隔を置いて隣接する他の電池セル１１に伝達されて連続的な発火現象が誘導され得る。また、各電池セル１１から放出された熱、ガスまたは火炎などはエンドプレート４０に形成された開口部に向かって排出されることができ、この過程でエンドプレート４０と電池セル１１の間に位置したバスバー５０などが損傷する問題が発生し得る。
【0014】
さらに、電池パック内で複数の電池モジュール１０は少なくとも２つのエンドプレート４０が互いに対向するように配置されるので、電池モジュール１０内で発生した熱、ガスまたは火炎などが電池モジュール１０の外部に排出される場合は隣接する他の電池モジュール１０内の複数の電池セル１１の性能および安定性に影響を与えることもある。
【0015】
そのため、火炎伝播を遮断することができ、電池モジュールの内部で発生した熱、ガスまたは火炎が隣接する電池モジュールに排出されないようにすることによって連続的な熱暴走（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象を防止する電池モジュールの設計が求められる実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
本発明が解決しようとする課題は、内部で発生した火炎が外部に伝播することを制御することができ、連続的な熱暴走現象を防止することによって耐久性および安全性が向上した電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。
【0017】
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。
【課題を解決するための手段】
【0018】
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た電池セル積層体；前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム；および前記電池セル積層体の前面と後面をそれぞれカバーする第１エンドプレートと第２エンドプレートを含む。前記モジュールフレーム、前記第１エンドプレートまたは前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一つにベントホールが形成され、前記モジュールフレームの一面上には、前記ベントホールから排出されたガスや火炎の排出経路を案内するためのベントユニットが位置する。前記ベントユニットは前記ベントホールを覆うように取り付けられる。
【0019】
前記ベントユニットの内部通路は、前記ベントホールと連結され得、前記ベントユニットの一側に前記内部通路と連結された排出口が形成され得る。
【0020】
前記ベントユニットは、前記モジュールフレームの前記一面方向の一側が開放された形態のフレームであり得る。
【0021】
前記ベントユニットは、前記第１エンドプレートから前記第２エンドプレートまで前記モジュールフレームの前記一面に沿ってつながり得る。
【0022】
前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートの両方に前記ベントホールが形成され得、前記ベントユニットの内部通路は、前記第１エンドプレートの前記ベントホールおよび前記第２エンドプレートの前記ベントホールの両方と連結され得る。
【0023】
前記ベントユニット内で、前記ガスや火炎の排出経路は複数回折れ曲げられてつながり得る。
【0024】
前記ベントユニットは、前記ガスや火炎の排出経路を形成する少なくとも一つの隔壁部を含み、前記隔壁部の一面は前記ベントユニットの一面と垂直であり得る。
【0025】
前記電池セルは電極リードを含み得、前記電極リードのうちのいずれか一つは前記第１エンドプレートに向かって突出し得、前記電極リードのうちの他の一つは前記第２エンドプレートに向かって突出し得る。
【0026】
前記ベントユニットは外部に前記ガスや火炎を排出する排出口を含み得る。前記ベントホールと前記排出口は前記モジュールフレームの中心を基準として互いに逆方向に位置し得る。前記モジュールフレームの中心は、前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートから同じ距離だけ離隔した地点であり得る。
【0027】
前記ベントユニットは外部に前記ガスや火炎を排出する排出口を含み得る。前記ベントホールから第１排出方向に沿って排出されたガスや火炎は前記ベントユニットの内部通路を介して前記第１排出方向と異なる第２排出方向に沿って移動し得る。前記第２排出方向は前記排出口に向かう方向であり得る。
【0028】
前記ベントユニットの内部にはフィルタが配置され得る。
【0029】
前記ベントユニットは内部に位置した第１フィルタおよび第２フィルタを含み得る。前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは前記ベントユニットの内部通路が案内する排出経路上に間隔を置いて配置され得る。前記第１フィルタの気孔大きさと前記第２フィルタの気孔大きさは互いに異なり得る。
【0030】
前記ベントユニットはスライディング方式で前記モジュールフレームに結合され得る。
【0031】
前記モジュールフレームは前記ベントユニットと連結されるスロットを含み得る。前記スロットは前記モジュールフレームの長手方向に沿って延びて形成され、前記ベントユニットは前記スロットに沿ってスライディング可能である。
【0032】
前記ベントユニットは前記スロットと結合する突出部を含み得る。
【0033】
前記ベントユニットは第１ベントユニットおよび第２ベントユニットを含み得る。前記第１ベントユニットが案内する排出経路と前記第２ベントユニットが案内する排出経路は互いに逆方向であり得る。
【0034】
本発明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少なくとも一つ含む。
【発明の効果】
【0035】
本発明の実施形態によれば、電池モジュールに別途の火炎排出経路を設け、その電池モジュールの内部で火炎が発生しても外部に伝播することを遮断することができる。いずれか一つの電池モジュールで発生した火炎が他の電池モジュールやその他電装品に伝播することを抑制または遅延させることができる。すなわち、火災発生に対する電池モジュールおよび電池パックの安全性を増大させることができる。
【0036】
本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】従来の電池モジュールに係る斜視図である。
【図2】（ａ）および（ｂ）は従来の電池パックに取り付けられた多様な電池モジュールの発火時の様子を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。
【図10】本発明の変形された一実施形態によるベントユニットを示す斜視図である。
【図13】本発明の一実施形態による電池パックを示す斜視図である。
【図14】本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。
【図17】本発明の一実施形態による電池モジュールにおける火炎発生時のガスの排出経路を説明するための図である。
【図19】本発明の一実施形態による電池モジュールの変形例を示す斜視図である。
【図21】本発明の一実施形態によるベントユニットの一例の斜視図である。
【図22】本発明の一実施形態によるベントユニットの一例の斜視図である。
【図23】本発明の一実施形態によるベントユニットの一結合方式を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明が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できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で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。
【0039】
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。
【0040】
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして、図面で説明の便宜上一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【0041】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」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「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。
【0042】
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、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、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み得ることを意味する。
【0043】
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。
【0044】
以下では、本発明の一実施形態による電池モジュール１００ａについて説明する。
【0045】
【0046】
図４ないし図６を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００ａは、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０；電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００；電池セル積層体１２０の前面と後面をそれぞれカバーする第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０を含む。
【0047】
この時、モジュールフレーム２００、第１エンドプレート４１０または第２エンドプレート４２０のうちの少なくとも一つにベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈが形成される。本実施形態による電池モジュール１００ａの場合、第１エンドプレート４１０または第２エンドプレート４２０のうちの少なくとも一つにベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈが形成されることができる。
【0048】
モジュールフレーム２００の一面上にはベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈから排出されたガスや火炎の排出経路を案内するためのベントユニット（ｖｅｎｔｉｎｇ ｕｎｉｔ、５００）が位置する。ベントユニット５００は、ベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈを覆うように取り付けられる。
【0049】
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、長方形のシート状構造で形成される。例えば、本実施形態による電池セル１１０は２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。すなわち、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。より詳細には電極リード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の外部に突出される。
【0050】
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の両端部１１４ａ，１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することにより製造される。換言すれば、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、残りの他の一側部は連結部１１５からなる。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る。
【0051】
また、連結部１１５は電池セル１１０の一縁に沿って長く伸びることができ、連結部１１５の端部にはバットイヤー１１０ｐが形成されることができる。また、突出した電極リード１１１，１１２を間に置いてセルケース１１４が密封されることにより、電極リード１１１，１１２とセル本体１１３の間にテラス部１１６が形成されることができる。すなわち、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。
【0052】
このような電池セル１１０は複数で構成され、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５に示すようにｘ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層され得る。そのため、電池セル１１０の電極リード１１１，１１２はｙ軸方向と－ｙ軸方向にそれぞれ突出し得る。具体的に図示していないが、電池セル１１０の間には接着部材が位置し得る。そのため、電池セル１１０同士が互いに接着されて電池セル積層体１２０を形成することができる。
【0053】
本実施形態による電池セル積層体１２０は電池セル１１０の個数が従来より多くなる大面積モジュールであり得る。具体的には、電池モジュール１００ａ当たり３２個～４８個の電池セル１１０が含まれ得る。このような大面積モジュールの場合、電池モジュールの水平方向長さが長くなる。ここで、水平方向長さとは、電池セル１１０が積層された方向、すなわちｘ軸と平行な方向への長さを意味する。
【0054】
一方、電池セル１１０に対する充放電が繰り返し行われると熱が発生するが、中でも電極リード１１１，１１２と隣接する部分で多くの熱が発生する。すなわち、セル本体１１３の中央部分よりは、テラス部１１６に近づくほど充放電時に多くの熱が発生する。
【0055】
モジュールフレーム２００は、電池セル積層体１２０の下面と両側面をカバーする下部フレーム２１０および電池セル積層体１２０の上面をカバーする上部カバー２２０を含み得る。
【0056】
下部フレーム２１０は電池セル積層体１２０の下面と両側面をカバーする。具体的には、下部フレーム２１０は、底部２１０ａおよび底部２１０ａの両端部で上向き延びた２個の側面部２１０ｂを含み得る。底部２１０ａは電池セル積層体１２０の下面をカバーし、２個の側面部２１０ｂは電池セル積層体１２０の両側面をカバーする。ここで、電池セル積層体１２０の下面は－ｚ軸方向の面を指し、電池セル積層体１２０の両側面はｘ軸および－ｘ軸方向の面を指す。ただし、これは説明の便宜上指称した面であり、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得る。
【0057】
上部カバー２２０は、電池セル積層体１２０の上面をカバーする。ここで、電池セル積層体１２０の上面はｚ軸方向の面を指す。上部カバー２２０と下部フレーム２１０は互いに対応するエッジ部位が接触した状態で、溶接により接合されることで、電池セル積層体１２０を上下左右でカバーする構造を形成することができる。上部カバー２２０と下部フレーム２１０により電池セル積層体１２０を物理的に保護することができる。
【0058】
上述したように、第１エンドプレート４１０は電池セル積層体１２０の前面をカバーし、第２エンドプレート４２０は電池セル積層体１２０の後面をカバーする。ここで、電池セル積層体１２０の前面はｙ軸方向の面を指し、電池セル積層体１２０の後面は－ｙ軸方向の面を指す。
【0059】
第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０はモジュールフレーム２００の開放された両側に位置して電池セル積層体１２０をカバーするように形成される。第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０それぞれはモジュールフレーム２００の対応するエッジと接触した状態で溶接により接合される。このような第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０は外部の衝撃から電池セル積層体１２０およびその他電装品を物理的に保護することができる。
【0060】
一方、具体的に図示していないが、電池セル積層体１２０とエンドプレート４１０，４２０の間にはバスバーが取り付けられるバスバーフレームおよび電気的絶縁のための絶縁カバーなどが位置し得る。
【0061】
【0062】
図７は図５の電池モジュールに含まれた第１エンドプレートおよび第２エンドプレートに係る斜視図である。図８は図５の電池モジュールに含まれたベントユニットを示す斜視図である。図９は図４の電池モジュールをｙｚ平面上でｘ軸方向に沿って見た平面図である。
【0063】
図５、図７ないし図９を参照すると、本実施形態による第１エンドプレート４１０または第２エンドプレート４２０のうちの少なくとも一つにベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈが形成される。図７には第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０の両方にベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈが形成された場合が示されているが、そのうちの一つにのみベントホールが形成されることができる。
【0064】
本実施形態によるベントユニット５００の内部には電池モジュール内部で発生したガスや火炎が通過できるように内部通路５１０が設けられる。内部通路５１０はベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈと連結され、ベントユニット５００の一側に内部通路５１０と連結された排出口５２０が形成される。本実施形態で、内部通路５１０はベントユニット５００の内部に設けられた空間を指し、ガスや火炎Ｆの排出経路を意味する。
【0065】
このようなベントユニット５００はモジュールフレームの一面上に位置し得るが、一例として、ベントユニット５００はモジュールフレーム２００の側面部２１０ｂの外面に位置する。より具体的には、ベントユニット５００は複数で構成され、いずれか一つのベントユニット５００が側面部２１０のうちの一つの外面に位置し、他のベントユニット５００が側面部２１０ｂのうちの他の一つの外面に位置する。具体的に図示していないが、他の実施形態として、一つのベントユニット５００のみいずれか一つの側面部２１０ｂの外面に位置することも可能である。
【0066】
以下では、いずれか一つのベントユニット５００を基準に説明する。
【0067】
本実施形態によるベントユニット５００は、その内部にガスや火炎Ｆが移動できる内部通路５１０が設けられた部材である。ベントユニット５００がベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈを覆うように取り付けられるので電池モジュール１００ａの電池セル積層体１２０などで発生したガスや火炎Ｆが、ベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈを介してベントユニット５００の内部に流入する。内部通路５１０に沿って移動したガスや火炎Ｆは、排出口５２０を介して外部に排出される。
【0068】
排出口５２０は電池モジュール１００ａの外部に向かって開口される。具体的には、排出口５２０はベントユニット５００の前面５００－１、後面５００－２、上面５００－３または下面５００－４に形成される。一例として、図７および図８には排出口５２０がベントユニット５００の後面５００－２に形成された場合を図示した。
【0069】
ベントユニット５００は、前面５００－１、後面５００－２、上面５００－３、下面５００－４および一側面５００－５を含み得る。また、ベントユニット５００はモジュールフレーム２００の一面方向の一側が開放された形態のフレームであり得る。一例としてベントユニット５００は、モジュールフレーム２００の側面部２１０ｂ方向の一側が開放された形態のフレームであり得る。すなわち、ベントユニット５００の開放された前記一側に側面部２１０ｂが位置し得る。ベントユニット５００が側面部２１０ｂと接合されることによって、ベントユニット５００とモジュールフレーム２００の側面部２１０ｂの間の空間がガスや火炎Ｆが移動する内部通路５１０として構成されることができる。すなわち、ベントユニット５００の前面５００－１、後面５００－２、上面５００－３、下面５００－４および一側面５００－５とモジュールフレーム２００の側面部２１０ｂで囲まれた空間が、ベントユニット５００の内部通路５１０に該当する。
【0070】
一方、本実施形態によるベントユニット５００は、モジュールフレーム２００の側面部２１０ｂに沿ってつながる。具体的には、ベントユニット５００は第１エンドプレート４１０から第２エンドプレート４２０までモジュールフレーム２００の一面に沿ってつながる。このように、ベントユニット５００を長くつながるように設計することによって、その内部に設けられた内部通路５１０の長さを最大に増やすことができる。火炎Ｆが内部通路５１０が形成する長い経路に沿って移動する間十分な空気（酸素）が供給されるのではないので、火炎Ｆが弱まるかまたは消火する。すなわち、一種の窒息消火（ｓｍｏｔｈｅｒｉｎｇ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｍｅｎｔ）効果が発揮される。そのため、電池モジュール１００ａの内部で火炎Ｆが発生しても、隣り合う他の電池モジュールやその他電装品に火炎が伝播することを抑制するか遅延することができる。特に、該当電池モジュール１００ａが車両用電池パックに含まれる場合、火炎Ｆの電波を遅延させて運転者が火災や爆発から待避できる時間的余裕を確保することができる。
【0071】
一方、本発明の一実施形態によれば、第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０の両方にベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈが形成される。ベントユニット５００がこのようなベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈをすべて覆うように取り付けられ、ベントユニット５００の内部通路５１０は第１エンドプレート４１０のベントホール４１０Ｈおよび第２エンドプレート４２０のベントホール４２０Ｈの両方と連結されることができる。そのため、図８および図９に示すように２個の火炎Ｆ経路が形成されることができる。
【0072】
上述したように、第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０は電池セル積層体１２０の前面と後面をそれぞれカバーする。この時、電池セル１１０の電極リード（１１１，１１２，図６参照）は電池セル積層体１２０の前面および後面に位置し得る。すなわち、電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０の電極リード１１１，１１２のうちのいずれか一つは第１エンドプレート４１０に向かって突出して、電池セル１１０の電極リード１１１，１１２のうちの他の一つは第２エンドプレート４２０に向かって突出する。
【0073】
電池セル１１０で、セル本体１１３の中央部分よりも、電極リード１１１，１１２と近い部分が充放電時に多くの熱が発生する。電池セル積層体１２０を基準とすれば電極リード１１１，１１２が突出した部分と隣接する部分に多くの熱が発生する。そのため、第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０の両方にベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈを設けることができる。すなわち、ベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈは電極リード１１１，１１２が突出する部分と隣接するように位置することができる。電池セル積層体１２０で熱が最も多く発生する部分、すなわち、火炎が発生する可能性が高い部分に隣接するようにベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈが設けられ、内部通路５１０はこのような両方のベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈと連結されることができる。そのため、熱が多く発生する部分でのガスや火炎の排出性能を高めて電池モジュール１００ａの爆発や発火の可能性をより減らすことができる。
【0074】
また、第１エンドプレート４１０や第２エンドプレート４２０には、ターミナルバスバー開口部Ｈ１やモジュールコネクタ開口部Ｈ２が形成される。ターミナルバスバー開口部Ｈ１を介して電池モジュール１００ａの内部のターミナルバスバー（図示せず）が露出し、モジュールコネクタ開口部Ｈ２を介してモジュールコネクタ（図示せず）が露出する。従来には電池モジュール１００ａの内部で発生した火炎および熱がこのようなターミナルバスバー開口部Ｈ１やモジュールコネクタ開口部Ｈ２を介して排出され、対向する電池モジュールやその他電装品に損傷を加える問題があった。本実施形態による電池モジュール１００ａでは、第１エンドプレート４１０や第２エンドプレート４２０に火炎排出のための別途のベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈを設けたので、ターミナルバスバー開口部Ｈ１やモジュールコネクタ開口部Ｈ２を介して排出される火炎および熱を分散することができる。そのため、対向する電池モジュールやその他電装品に加えられる損傷を減らすことができる。
【0075】
一方、ベントユニット５００内で、内部通路５１０が形成するガスや火炎Ｆの排出経路は複数回折れ曲げられてつながる。具体的には、ベントユニット５００は、内部通路５１０、すなわち、ガスや火炎Ｆの排出経路を形成する少なくとも一つの隔壁部５３０を含み得、このような隔壁部５３０により内部通路５１０が形成する経路が複数回折れ曲げられてつながる。すなわち、隔壁部５３０によりガスや火炎Ｆが曲がりくねった経路に沿って移動することができる。隔壁部５３０の一面はベントユニット５００の一面と垂直である。一例として、図８に示すように、隔壁部５３０の一面はベントユニット５００の一側面５００－５と垂直である。
【0076】
内部通路５１０が形成する経路が折れ曲がるように構成できれば、隔壁部５３０の個数や位置に特に制限はない。一例として、図８および図９には４個の隔壁部５３０が設けられている。４個の隔壁部５３０により２個のベントホール４１０Ｈ，４２０Ｈそれぞれからつながる２個の曲がりくねった火炎Ｆ排出経路を実現することができる。
【0077】
上記のように、隔壁部５３０を配置することによって、内部通路５１０、すなわち、ガスや火炎Ｆの排出経路をより複雑に設定することができる。火炎Ｆの排出経路が複雑になるほど、直進性向が強い火炎Ｆが外部に直接排出されることを効果的に遮断することができる。すなわち、直進性向が強くて瞬時に飛び出す火炎やスパークの性質を考慮すると、内部通路５１０の経路を一直線でない複数回折れ曲がるように構成すれば、ガス排出には大きな影響がない代わりに、火炎Ｆの直接的な噴出は効果的に制限することができる。また、火炎Ｆが移動する経路が長くなるので、移動する間火炎Ｆが弱まるかまたは消火し得る。すなわち、窒息消火（ｓｍｏｔｈｅｒｉｎｇ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｍｅｎｔ）効果が増大することができる。本実施形態により隔壁部５３０が追加されたベントユニット５００はより増大した消火機能を備えることができる。
【0078】
一方、本発明に対する比較例としては、電池モジュールのエンドプレート自体に別の火炎排出経路を設ける形態がある。モジュールフレーム２００の側面部２１０ｂに位置するベントユニット５００に火炎排出経路を設けた本実施形態とは異なり、エンドプレート自体に火炎排出経路を設ける場合、火炎が移動する経路が短く、また、移動できる火炎の量も制限的である。経路が短くて移動量が制限的であるから、本実施形態に比べて窒息消火効果が不十分である。すなわち、発生した火炎が弱化または消火できず電池モジュールの外部に噴出する可能性が高くなる。これとは異なり、本実施形態によるベントユニット５００は十分な長さと移動量を備えた火炎排出経路を形成できるという長所を有する。
【0079】
図１０は本発明の変形された一実施形態によるベントユニットを示す斜視図である。
【0080】
図１０を参照すると、本発明の変形された一実施形態によるベントユニット５００’は、先立って説明したベントユニット５００と同様に、内部通路５１０および内部通路５１０と連結されて一側に開口された排出口５２０を含む。ただし、内部通路５１０が形成する経路は直線につながることができる。すなわち、図８でのベントユニット５００が複数の隔壁部５３０介して折れ曲がる経路を実現したこととは異なり、ベントユニット５００’は火炎Ｆが直線経路に沿ってつながる。本実施形態によるベントユニット５００’はより迅速に火炎Ｆの排出をするように設計された。
【0081】
【0082】
【0083】
図５および図１１を共に参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００ａは、下部フレーム２１０の下に位置するヒートシンク３００をさらに含むことができる。ヒートシンク３００は内部に冷媒が流れる部材であり、電池セル積層体１２０の冷却のために配置される。なお、前記冷媒は冷却のための媒介物であり、特に制限はないが、冷却水であり得る。すなわち、本実施形態による電池モジュールは水冷式冷却構造を有することができる。
【0084】
具体的には、本実施形態によるヒートシンク３００は下部フレーム２１０の底部２１０ａの下に位置することができる。ヒートシンク３００と下部フレーム２１０の底部２１０ａの間に冷媒流路が形成される。
【0085】
ヒートシンク３００は、下部フレーム２１０の底部２１０ａと接合される下部プレート３１０および下部プレート３１０から下部方向に陥没した陥没部３２０を含み得る。下部プレート３１０はヒートシンク３００の骨格を形成し、下部フレーム２１０の底部２１０ａに溶接の方法で直接接合される。
【0086】
陥没部３２０は下部方向に陥没した部分であり、冷媒流路が伸びる方向と垂直にｘｚ平面やｙｚ平面に切断した断面がＵ字型である管であり得、前記Ｕ字型の管の開放された上側に底部２１０ａが位置する。陥没部３２０と底部２１０ａの間の空間が冷媒が流動する領域、すなわち冷媒の流路となる。そのため、下部フレーム２１０の底部２１０ａが前記冷媒と直接接触することができる。冷媒流入口（６１０，図１２参照）を介して流入した冷媒は、陥没部３２０が形成する経路に沿って流れた後冷媒排出口（６２０，図１２参照）を介して排出される。
【0087】
一方、陥没部３２０には、上部方向に突出した突出パターン３００Ｄが形成される。本実施形態による電池セル積層体１２０のように積層される電池セルの個数が従来に比べて多く増える大面積電池モジュールの場合、冷媒流路の幅がさらに広く形成されることができ、温度偏差がより激しい。突出パターン３００Ｄは冷却流路の幅を実質的に縮小させる効果をもたらして圧力降下を最小化して同時に冷媒流路幅間の温度偏差を減らすことができる。したがって、電池セル積層体１２０に対する均一な冷却効果を実現することができる。
【0088】
【0089】
図５および図１２を参照すると、本実施形態による電池モジュール１００ａは、電池セル積層体１２０の下面と下部フレーム２１０の底部２１０ａの間に位置する第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０をさらに含むことができる。
【0090】
第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０は、熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を含み得る。下部フレーム２１０の底部２１０ａに前記熱伝導性樹脂が塗布されて第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０が形成される。前記熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含み得、具体的にはシリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材のうちの少なくとも一つを含み得る。このような前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが、塗布後に硬化して電池セル積層体１２０を構成する一つ以上の電池セル１１０を固定する役割をすることができる。また、熱伝導特性に優れ、電池セル１１０で発生した熱を迅速に電池モジュール１００ａの外部に伝達して電池モジュールの過熱を防止することができる。
【0091】
第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０は電極リード１１１，１１２が突出する方向と平行な方向に沿って離隔して位置する。上述したように、電池セル積層体１２０で電極リード１１１，１１２がｙ軸方向と－ｙ軸方向にそれぞれ突出する。第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０は電極リード１１１，１１２の突出方向に合わせて、ｙ軸方向に沿って離隔して位置する。特に、第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０は下部フレーム２１０の底部２１０ａでの対向する両辺にそれぞれ隣接するように位置し得る。
【0092】
本実施形態による電池モジュール１００ａは、第１熱伝導性樹脂層７１０および第２熱伝導性樹脂層７２０を電池セル１１０中の発熱が激しい部分に設けることによって、冷却能を集中させて、電池セル１１０の温度偏差を解消しようとした。そのため、本実施形態による電池モジュール１００ａでは電池セル１１０の発熱が激しい両端の部分で熱の発散が効果的に行われることができ、電池セル１１０に対して各部分間の温度偏差を最小化することができる。
【0093】
具体的には、電池セル１１０の発熱が激しい両端部で発生した熱は、第１熱伝導性樹脂層７１０または第２熱伝導性樹脂層７２０、下部フレーム２１０の底部２１０ａおよびヒートシンク３００を順に経て外部に排出される。
【0094】
一方、電池セル１１０の発熱が相対的に弱い中央部分では、熱伝導性樹脂が塗布されず、電池セル１１０と下部フレーム２１０の底部２１０ａの間に一種の空気層が形成され得る。空気層が断熱層として機能して熱排出を相対的に制限する。
【0095】
上記のように、電池セル１１０の発熱が激しい部分と発熱が不十分な部分それぞれに対して熱排出程度を異なるように設計することによって、電池セル１１０の各部分間の温度偏差を解消しようとした。
【0096】
図１３は本発明の一実施形態による電池パックを示す斜視図である。
【0097】
図５および図１３を参照すると、本発明の一実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００－１，１００－２を含むことができる。電池モジュール１００－１，１００－２は複数で構成されることができ、それぞれベントユニット５００を含むことができる。
【0098】
いずれか一つの電池モジュール１００－１で火炎Ｆが発生する場合、火炎Ｆはベントユニット５００の内部に流入して電池モジュール１００－１の外部に排出される。いずれか一つの電池モジュール１００－１の内部で火炎Ｆが発生しても、隣り合う他の電池モジュール１００－２に火炎が伝播することを抑制または遅延することができる。特に、本実施形態による電池パック１０００が車両に配置される場合、火炎Ｆの電波を遅延させて運転者が火災や爆発から待避できる時間的余裕を確保することができる。
【0099】
以下では、本発明の他の一実施形態による電池モジュール１００ｂについて説明する。
【0100】
図１４は本発明の他の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。図１５は図１４の電池モジュールに係る分解斜視図である。図１６は図１５の電池モジュールに含まれた電池セルのうちの一つに係る斜視図である。
【0101】
図１４および図１５を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００ｂは、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０、電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００、電池セル積層体１２０の前面および／または後面をカバーするエンドプレート４１０，４２０を含む。より具体的には、電池モジュール１００ｂは電池セル積層体１２０の前面をカバーする第１エンドプレート４１０および電池セル積層体１２０の後面をカバーする第２エンドプレート４２０を含み得る。
【0102】
一方、電池セル積層体１２０と第１エンドプレート４１０の間または電池セル積層体１２０と第２エンドプレート４２０の間のうちの少なくとも１ヶ所にバスバーフレーム９００が位置し得る。このようなバスバーフレーム９００上にバスバー９１０，９２０が取り付けられる。
【0103】
電池セル１１０は単位面積当たり積層される数を最大化できるパウチ型で提供される。パウチ型で提供される電池セル１１０は正極、負極および分離膜を含む電極組立体をラミネートシートのセルケース１１４に収納した後セルケース１１４のシーリング部を熱融着することによって製造される。しかし、電池セル１１０は必ずしもパウチ型で提供されるべきではなく、後に取り付けられるデバイスが要求する貯蔵容量が達成される水準下で角型、円筒型またはその他の多様な形態で提供されることもできることは自明である。
【0104】
図１６を参照すると、電池セル１１０は２つの電極リード１１１，１１２を含み得る。電極リード１１１，１１２はセル本体１１３の一端からそれぞれ突出している構造を有することができる。具体的には、各電極リード１１１，１１２の一端は電池セル１１０の内部に位置することによって電極組立体の正極または負極と電気的に連結され、各電極リード１１１，１１２の他端は電池セル１１０の外部に導き出されることによって別途の部材、例えば、バスバー９１０，９２０と電気的に連結され得る。
【0105】
セルケース１１４内の電極組立体はシーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃにより密封される。セルケース１１４のシーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃは両端部１１４ａ，１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃ上に位置する。
【0106】
セルケース１１４は一般に樹脂層／金属箔膜層／樹脂層のラミネート構造からなる。例えば、セルケースの表面がＯ（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）－ナイロン層で形成されている場合には、中大型電池モジュール１００ｂを形成するために多数の電池セル１１０を積層する時、外部衝撃によって容易に滑る傾向がある。したがって、これを防止して電池セル１１０の安定した積層構造を維持するために、セルケース１１４の表面に両面テープなどの粘着式接着剤または接着時に化学反応によって結合される化学接着剤などの接着部材を付着して電池セル積層体１２０を形成することができる。
【0107】
連結部１１５は上述したシーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃが位置していないセルケース１１４の一端で長手方向に沿って延びる領域を指すものである。連結部１１５の端部には電池セル１１０のバットイヤー（１１０ｐ、ｂａｔ－ｅａｒ）が形成される。また、テラス（Ｔｅｒｒａｃｅ）部１１６はセルケース１１４の縁を基準として、セルケース１１４の外部にその一部が突出された電極リード１１１，１１２とセルケース１１４の内部に位置するセル本体１１３の間の領域を指すものである。
【0108】
一方、パウチ型で提供される電池セル１１０は長さ、幅および厚さを有することができ、電池セル１１０の長手方向、幅方向および厚さ方向は相互垂直な方向であり得る。
【0109】
ここで、電池セル１１０の長手方向は電極リード１１１，１１２がセルケース１１４から突出した方向により定義される。電池セル１１０の長手方向はｘ軸方向または－ｘ軸方向と定義される。
【0110】
また、ここで、電池セル１１０の幅方向は図１５に示すように、電池セル１１０の一側部１１４ｃから連結部１１５、または連結部１１５から一側部１１４ｃに向かうｚ軸方向または－ｚ軸方向であり得る。また、ここで、電池セル１１０の厚さ方向は幅方向および長手方向と垂直なｙ軸方向または－ｙ軸方向と定義される。
【0111】
電池セル積層体１２０は電気的に連結された複数の電池セル１１０が一方向に沿って積層されたものであり得る。複数の電池セル１１０が積層された方向（以下では「積層方向」と呼ぶ）は図１４および図１５に示すようにｙ軸方向（または－ｙ軸方向であり得、以下で「軸方向」という表現は＋／－方向をすべて含むと解釈される）であり得る。
【0112】
ここで、電池セル積層体１２０の前面から後面に向かう方向、またはその逆方向は電池セル積層体１２０の長手方向と定義され、ｘ軸方向であり得る。また、電池セル積層体１２０の上面から下面に向かう方向、またはその逆方向は電池セル積層体１２０の幅方向と定義され、ｚ軸方向であり得る。
【0113】
電池セル積層体１２０の長手方向は電池セル１１０の長手方向と実質的に同一であり得る。この時、電池セル積層体１２０の前面および後面には電池セル１１０の電極リード１１１，１１２が位置する。この時、電池モジュール１００ｂのバスバー９１０，９２０は電極リード１１１，１１２との電気的な連結を容易に形成するように電池セル積層体１２０の前面および後面と近く配置される。
【0114】
モジュールフレーム２００は電池セル積層体１２０およびこれと連結された電装品を外部の物理的衝撃から保護するためのものであり得る。モジュールフレーム２００は電池セル積層体１２０およびこれと連結された電装品モジュールフレーム２００の内部空間に収容する。ここで、モジュールフレーム２００は内部面および外部面を含み、モジュールフレーム２００の内部空間は内部面によって定義される。
【0115】
モジュールフレーム２００の構造は多様である。一例として、モジュールフレーム２００の構造はモノフレームの構造であり得る。ここで、モノフレームは上面、下面および両側面が一体化した金属板材の形態であり得る。モノフレームは押出成形で製造されることができる。他の例として、モジュールフレーム２００の構造はＵ字型フレームと上部プレート（上面）が結合された構造であり得る。Ｕ字型フレームと上部プレートが結合された構造の場合、モジュールフレーム２００の構造は下面および両側面が結合されたまたは一体化した金属板材であるＵ字型フレームの上側に上部プレートを結合して形成され、各フレームまたはプレートはプレス成形で製造される。また、モジュールフレーム２００の構造はモノフレームまたはＵ字型フレームの他にＬ型フレームの構造で提供されることもでき、上述した例で説明していない多様な構造で提供されることもできる。
【0116】
モジュールフレーム２００の構造は電池セル積層体１２０の長手方向に沿って開放された形態で提供される。電池セル積層体１２０の前面および後面はモジュールフレーム２００により隠れない。電池セル１１０の電極リード１１１，１１２はモジュールフレーム２００により隠れない。電池セル積層体１２０の前面および後面は後述するバスバーフレーム９００、エンドプレート４１０，４２０またはバスバー９１０，９２０などによって隠れ、これにより電池セル積層体１２０の前面および後面は外部の物理的な衝撃などから保護される。
【0117】
一方、電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の内部面の一側面の間には圧縮パッド１５０が位置する。この時、圧縮パッド１５０は電池セル積層体１２０のｙ軸上に位置し、電池セル積層体１２０の両端にある２つの電池セル１１０のうちの少なくとも一つと面に対向する。
【0118】
また、図面に示していないが、電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の内部面の間には熱伝導性樹脂が注液され、注液された熱伝導性樹脂によって電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の内部面のうちの一側面の間に熱伝導性樹脂層（図示せず）が形成されることができる。この時、熱伝導性樹脂層は電池セル積層体１２０のｚ軸上に位置し得、前記熱伝導性樹脂層は電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の底面（または底部と呼ぶ）の間に形成されることができる。
【0119】
バスバーフレーム９００は電池セル積層体１２０の一面上に位置し、電池セル積層体１２０の一面をカバーすると同時に電池セル積層体１２０と外部機器との連結を案内するためのものであり得る。バスバーフレーム９００は電池セル積層体１２０の前面または後面上に位置する。バスバーフレーム９００にはバスバー９１０，９２０およびモジュールコネクタのうちの少なくとも一つが取り付けられる。具体的な例を挙げると、図１４および図１５を参照すると、バスバーフレーム９００の一面は電池セル積層体１２０の前面または後面と連結され、バスバーフレーム９００の他面はバスバー９１０，９２０の連結される。
【0120】
バスバーフレーム９００は電気的に絶縁である素材を含むことができる。バスバーフレーム９００は、バスバー９１０，９２０が電極リード１１１，１１２と接合された部分の他に電池セル１１０の他の部分と接触することを制限することができ、電気的ショートが発生することを防止することができる。
【0121】
図面に示していないが、バスバーフレーム９００は２つであり得、電池セル積層体１２０の前面上に位置する第１バスバーフレーム（図面番号９００と呼ぶ）および電池セル積層体１２０の後面上に位置する第２バスバーフレーム（図示せず）を含むことができる。
【0122】
エンドプレート４１０，４２０はモジュールフレーム２００の開放された面を密閉することによって、電池セル積層体１２０およびこれと連結された電装品を外部の物理的衝撃から保護するためのものであり得る。このためにエンドプレート４１０，４２０は所定の強度を有する物質で製造される。例えば、エンドプレート４１０，４２０はアルミニウムのような金属を含むことができる。
【0123】
エンドプレート４１０，４２０は電池セル積層体１２０の一面上に位置するバスバーフレーム９００を覆い、かつモジュールフレーム２００と結合（接合、密封または密閉）される。エンドプレート４１０，４２０の各エッジはモジュールフレーム２００の対応するエッジと溶接などの方法で結合される。また、エンドプレート４１０，４２０とバスバーフレーム９００の間には電気的絶縁のための絶縁カバー８００が位置する。絶縁カバー８００はエンドプレート４１０，４２０の内部面に位置し、エンドプレート４１０，４２０の内部面に密着されるが、必ずしもそうとは限らない。
【0124】
上述したように、エンドプレート４１０，４２０は２つであり得、電池セル積層体１２０の前面上に第１エンドプレート４１０が位置し、電池セル積層体１２０の後面上に第２エンドプレート４２０が位置する。
【0125】
第１エンドプレート４１０は電池セル積層体１２０の前面上で第１バスバーフレームを覆い、かつモジュールフレーム２００と結合され、第２エンドプレート４２０は第２バスバーフレームを覆い、かつモジュールフレーム２００と結合される。
【0126】
バスバー９１０，９２０はバスバーフレーム９００の一面上に取り付けられ、電池セル１１０と外部機器回路を電気的に連結するためのものであり得る。バスバー９１０，９２０は電池セル１１０の電極リード１１１，１１２を介して電池セル積層体１２０と電気的に連結される。具体的には電池セル１１０の電極リード１１１，１１２はバスバーフレーム９００に形成されたスリットを通過した後曲がってバスバー９１０，９２０と連結される。バスバー９１０，９２０により電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０が直列または並列に連結される。
【0127】
バスバー９１０，９２０は、一つの電池モジュール１００ｂは他の電池モジュール１００ｂを電気的に連結するためのターミナルバスバー９２０を含み得る。外部の他の電池モジュール１００ｂと連結されるためにターミナルバスバー９２０の少なくとも一部はエンドプレート４１０，４２０の外部に露出され、エンドプレート４１０，４２０にはこのためのターミナルバスバー開口部Ｈ１が備えられる。
【0128】
ターミナルバスバー９２０は他のバスバー９１０とは異なり、上向きに突出部分をさらに含み得、突出部分はターミナルバスバー開口部Ｈ１を介して電池モジュール１００ｂの外部に露出される。ターミナルバスバー９２０はターミナルバスバー開口部Ｈ１により露出した突出部分を介して他の電池モジュール１００ｂやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）と連結され得、これらとＨＶ（Ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ）連結を形成することができる。
【0129】
図面に示していないが、電池モジュール１００ｂは電池セル１１０の過電圧、過電流、過発熱などの現象を検出して、制御するセンシング部材を含むことができる。センシング部材は電池モジュール内部の温度を感知する温度センサ、バスバー９１０，９２０の電圧値をセンシングするセンシング端子、収集されたデータを外部の制御装置に伝達し、外部の制御装置から信号を受信するモジュールコネクタおよび／またはこれを連結するための連結部材を含むことができる。
【0130】
ここで、連結部材は電池セル積層体１２０の上面で長手方向に沿って延びる形態に配置される。連結部材はフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）またはフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）であり得る。
【0131】
また、ここで、モジュールコネクタは温度センサおよび／またはセンシング端子から取得されたデータをＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に伝送し、ＢＭＳは収集された電圧データに基づいて電池セル１１０の充電と放電を制御する。モジュールコネクタは上述したバスバーフレーム９００に取り付けられる。モジュールコネクタの少なくとも一部はエンドプレート４１０，４２０の外部に露出され、エンドプレート４１０，４２０にはこれのためにモジュールコネクタ開口部（図示せず）が備えられる。このように、エンドプレート４１０，４２０にはターミナルバスバー開口部Ｈ１およびモジュールコネクタ開口部などが形成され、これらは「開口部」と総称される。
【0132】
一方、上述したように電池セル１１０が高い密度で積層された電池モジュール１００ｂの内部では発火現象が現れ得る。一つの電池モジュール１００ｂで発火現象が発生すると、上述した「開口部」を介してガスなどが排出されることによってターミナルバスバー９２０またはモジュールコネクタなどが損傷するか、または電池モジュール１００ｂの熱、ガスまたは火炎などがそれと隣接する電池モジュール１００ｂに伝達されることによって連続的な発火現象が発生する問題があった。
【0133】
したがって、以下では上記のような発火現象を解消することによって電池モジュール１００ｂの耐久性および安定性を向上させるベントホール（ｖｅｎｔｉｎｇ ｈｏｌｅ、２００Ｈ）およびベントユニット（ｖｅｎｔｉｎｇ ｕｎｉｔ、５００）について説明する。
【0134】
再び図１４および図１５を参照すると、本実施形態のベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００およびエンドプレート４１０，４２０などによって密閉された電池モジュール１００ｂの内部と電池モジュール１００ｂの外部を連通するためのものであり得る。ベントホール２００Ｈは電池モジュール１００ｂの内部発火時に発生する熱、ガスまたは火炎などを電池モジュール１００ｂの外部に排出するためのものであり得る。
【0135】
ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００、第１エンドプレート４１０または第２エンドプレート４２０のうちの少なくとも一つに形成される。図１４および図１５に示す本実施形態によるベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００に形成される。ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００の内部面に形成されたベントホール流入口および外部面に形成されたベントホール排出口を連通するホール（ｈｏｌｅ）であり得る。
【0136】
ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００の少なくとも一面に形成される。例えば、図１５に示すように、モジュールフレーム２００のｘ軸上の２つの面が開放された状態である場合、ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００はｙ軸上で互いに対向するように配置される２つの面およびｚ軸上で互い対向するように配置される２つの面のうちの少なくとも一面に形成される。ここで、モジュールフレーム２００のｙ軸上で互いに対向する２つの面はモジュールフレーム２００の側面と呼ぶ。モジュールフレーム２００のｚ軸上で互いに対向する２つの面はモジュールフレーム２００の上面または下面（底面または底部）と呼ぶ。ここで、モジュールフレーム２００の側面は電池セル積層体１２０の幅方向または長手方向に沿って延びる面であり得、モジュールフレーム２００の上面または下面は電池セル積層体１２０の積層方向または長手方向に沿って延びる面であり得る。
【0137】
ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００上でｘ軸上の両端、すなわち、電池セル積層体１２０の前面または後面と近い位置に形成される。ベントホール２００Ｈはバスバー９１０，９２０またはモジュールコネクタと近い位置に形成される。電池モジュール１００ｂ内部の熱、ガス、火炎などがバスバー９１０，９２０などに伝達される前にベントホール２００Ｈを介して排出されると、開口部に排出されるガスの量を最小化することができ、熱などによってバスバー９１０，９２０またはモジュールコネクタが損傷することを防止することができる。
【0138】
ベントホール２００Ｈの形状は多様である。例えば、図１５に図示するようにベントホール２００Ｈは狭くて長いスリット形状で提供される。ベントホール２００Ｈが狭くて長いスリット形状で提供される場合、後述するベントユニット５００による排出経路の切替えがより容易に達成される。
【0139】
ベントホール２００Ｈの個数は一つ以上であり得る。例えば、図１５に示すようにモジュールフレーム２００の一面には一つのベントホール２００Ｈが提供される。また、ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００の一面上に複数で提供されることもできる。
【0140】
一方、電池モジュール１００ｂ内の熱、ガス火炎などがベントホール２００Ｈを介して無分別に放出されると、排出されたガスなどが隣接する電池モジュール１００ｂに発火現象を誘導し得る。したがって、本実施形態の電池モジュール１００ｂにはベントホール２００Ｈから排出されたガスの排出経路を案内するベントユニット５００が提供されることが好ましい。
【0141】
【0142】
図１７および図１８を参照すると、本実施形態のベントユニット５００はベントホール２００Ｈが形成されたモジュールフレーム２００の一面上に取り付けられる。ベントユニット５００は少なくとも一つのベントホール２００Ｈと対応する。ベントユニット５００の内部には電池モジュールの内部で発生したガスや火炎が通過できるように内部通路５１０が設けられる。内部通路５１０はベントホール２００Ｈと連結され、ベントユニット５００の一側に内部通路５１０と連結された排出口５２０が形成される。本実施形態で、内部通路５１０はベントユニット５００の内部に設けられた空間を指し、ガスや火炎Ｆの排出経路を意味する。ベントユニット５００は、ベントホール２００Ｈから排出されたガスの排出方向を切替え、ガスの排出経路を制御する。
【0143】
ベントユニット５００はモジュールフレーム２００の一面を覆う形態で取り付けられる。ベントユニット５００はモジュールフレーム２００の一面に形成されたベントホール２００Ｈを覆う形態で取り付けられるが、ベントホール２００Ｈの開口を閉鎖するものではない。
【0144】
ここで、ベントユニット５００は全体的に長さ、幅および厚さを有する直六面体の形状であり得る。その内部にガスや火炎が移動する内部通路５１０が設けられる。ベントユニット５００はその厚さによりベントホール２００Ｈの開口を閉鎖せず、開口を介して排出されるガスの方向を切替えることができる。ベントユニット５００の厚さ値が大きいほどベントユニット５００の安定性などは向上できるが、これによって電池モジュール１００ｂの間の間隔、すなわち、電池パックの大きさが増加するので、ベントユニット５００の厚さ値は適切に調節されなければならない。
【0145】
ベントユニット５００はモジュールフレーム２００と対向する一側が開放された状態であり得、その開放された面がモジュールフレーム２００の一面に向かうように取り付けられる。ここで、ベントユニット５００の長さおよび幅はモジュールフレーム２００の長さおよび幅と類似の値を有し、モジュールフレーム２００の一面を大部分、すなわち、８０％以上覆う形態で提供される。ベントユニット５００の幅値が小さいとベントホール２００Ｈから吐出されるガスが狭い空間に位置するので圧力が増加し、長さ値が小さいとガスの排出経路が短く形成される。したがって、ベントユニット５００はできるだけ大きく形成されることが好ましいが、上述したように全体的な電池パックのサイズ増加を考慮して設計されなければならない。しかし、このような説明がベントユニット５００がモジュールフレーム２００の一面の一部を隠すように提供される例示を排除するものではないので、設計上の理由によりベントユニット５００がモジュールフレーム２００の長さおよび幅より多少小さく提供されることもできる。
【0146】
ベントユニット５００は外部にガスや火炎を排出する排出口５２０を含み得る。ベントユニット５００の排出口５２０はベントユニット５００の一面上に形成される。ベントユニット５００の各面は上述した排出口５２０が提供された面以外には閉鎖面で形成されるか、またはモジュールフレーム２００により閉鎖され得、これにより、ベントホール２００Ｈを通過したガスなどが開放された排出口５２０側に集中することができる。
【0147】
例えば、図１７に示すように、ベントホール２００Ｈを通過したガスや火炎は第１排出方向（ｙ軸方向）に沿って排出され、第１排出方向と垂直に位置するベントユニット５００の一面と衝突した後、第１排出方向と異なる第２排出方向（ｘ軸方向）に切替えられて排出口５２０に向かって移動する。このように、ベントユニット５００はガスや火炎などの排出方向を切替えることができ、ガスや火炎が切替えられた方向に移動するように排出経路を案内することができる。この時、第１排出方向はベントホール２００Ｈのベントホール流入口からベントホール排出口に向かう方向であり得る。また、この時、第２排出方向はベントユニット５００の排出口５２０に向かう方向であり得る。
【0148】
ここで、排出口５２０はベントユニット５００の一面上に形成されたホール形状で提供される。また、ここで、排出口５２０はベントユニット５００の一面が除去されることによって開放されるベントユニット５００の一面全体として提供されることもできる。ベントユニット５００が開放された一面で提供される場合、ホール形状で提供される場合よりその排出口５２０の大きさが大きいので排出効果が向上する。
【0149】
排出口５２０はモジュールフレーム２００に形成されたベントホール２００Ｈと距離をおいて位置する。例えば、図１７のように、ベントホール２００Ｈが電池セル積層体１２０の前面／後面と近く位置するとき、排出口５２０は後面／前面と近く位置する。ベントホール２００Ｈと排出口５２０はモジュールフレーム２００の中心を基準として互いに逆方向に位置する。排出口５２０はベントユニット５００でベントホール２００Ｈと最も離隔した一面上に形成される。これはベントホール２００Ｈを介して排出されたガスがベントユニット５００の長手方向（ｘ軸方向）に沿って移動することによってガスなどのエネルギが減少して、ベントユニット５００を介して吐出されるガスの温度を多少低くするためである。ここで、モジュールフレーム２００の中心はモジュールフレーム２００の長手方向上の両端、すなわち、前面および後面から同じ距離だけ離隔したモジュールフレーム２００の一地点を意味する。すなわち、モジュールフレーム２００の中心は、第１エンドプレート４１０および第２エンドプレート４２０から同じ距離だけ離隔した地点であり得る。
【0150】
ベントユニット５００は電池モジュール１００ｂに複数で提供される。例えば、ベントホール２００Ｈがモジュールフレーム２００の異なる面、またはモジュールフレーム２００の一面上で異なる方向に形成されるとき、ベントユニット５００は異なる位置に形成されたベントホール２００Ｈと対応するように複数で提供される。
【0151】
具体的な例を挙げると、電池モジュール１００ｂで電池セル積層体１２０の前面および後面に位置した電極リード１１１，１１２またはこれと連結されるバスバー９１０，９２０などで発熱が起こりやすいので、ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００でｘ軸上の両端（前側部および後側部）にすべて提供されることが好ましい。したがって、図１８のように第１ベントホール２００Ｈａおよび第２ベントホール２００Ｈｂはモジュールフレーム２００のｘ軸上の両端にそれぞれ位置し、第１ベントユニット５００ａおよび第２ベントユニット５００ｂは第１ベントホール２００Ｈａおよび第２ベントホール２００Ｈｂと対応するようにモジュールフレーム２００に提供される。
【0152】
この時、第１ベントホール２００Ｈａおよび第２ベントホール２００Ｈｂはモジュールフレーム２００の前側部および後側部にそれぞれ形成され、これに対応するように提供される第１ベントユニット５００ａおよび第２ベントユニット５００ｂの排出口５２０はそれぞれ後側部および前側部に位置する。そのため、第１ベントユニット５００ａが案内する排出経路と前記第２ベントユニット５００ｂが案内する排出経路は互いに逆方向に向かうことができる。ここで、排出口５２０の位置を変更することによって第１ベントユニット５００ａおよび第２ベントユニット５００ｂが案内する排出経路が互いに同じ方向に向かうように設計することもできるが、各ベントホール２００Ｈから排出されるガスの排出経路が長く形成されるようにするためにはベントユニット５００が図１８のように設計されることが好ましい。
【0153】
具体的な他の例としては、モジュールフレーム２００の前側部および後側部に形成された第１ベントホール２００Ｈａおよび第２ベントホール２００Ｈｂはモジュールフレーム２００の同じ一面に位置することもできるが、それぞれ異なる一面に位置することもできる。例えば、図１８のように第１ベントホール２００Ｈａおよび第２ベントホール２００Ｈｂはモジュールフレーム２００の２つの側面にそれぞれ形成され、そのため、第１ベントユニット５００ａおよび第２ベントユニット５００ｂもモジュールフレーム２００の２つの側面にそれぞれ取り付けられる。２つのベントホール２００Ｈが一つの面に形成される場合と比較して、２つの面にそれぞれ位置すると、それぞれのベントホール２００Ｈを大きく形成できるので、ガスの排出がより円滑になる。
【0154】
一方、上述した図面ではベントホール２００Ｈがモジュールフレーム２００の側面に形成され、これに対応するベントユニット５００がモジュールフレーム２００の側面に取り付けられるものを基準として説明したが、必ずしもそうとは限らない。ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００の一面に制限なく位置することができ、ベントホール２００Ｈが形成されたモジュールフレーム２００の一面にはベントユニット５００が取り付けられることができる。
【0155】
【0156】
図１９および図２０を参照すると、本実施形態のベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００の上面に形成されることができ、これに対応するベントユニット５００はモジュールフレーム２００の上面に取り付けられる。モジュールフレーム２００の上面は一方向に沿って並んで積層された多数の電池セル１１０のそれぞれと対向するので、図１９のベントホール２００Ｈおよびベントユニット５００は各電池セル１１０から放出される熱、ガスおよび火炎などを迅速に外部に排出することができる。
【0157】
ベントホール２００Ｈおよびベントユニット５００がモジュールフレーム２００の上面に提供される場合、ベントホール２００Ｈを通過したガスは第１排出方向（ｚ軸方向）に沿って排出され、第１排出方向と垂直に位置するベントユニット５００の一面と衝突した後、第１排出方向と異なる第２排出方向（ｘ軸方向）に切替えられて内部通路５１０に沿って移動した後排出口５２０に向かって移動する。このように、ベントユニット５００はガスや火炎の排出方向を切替えられることができ、ガスや火炎の排出経路を案内することができる。
【0158】
上述したようにベントホール２００Ｈはｘ軸上の両端にそれぞれ形成されることが好ましく、ベントホール２００Ｈはモジュールフレーム２００の上面で前側部および後側部にそれぞれ形成されることができる。この時、第１ベントユニット５００ａおよび第２ベントユニット５００ｂはモジュールフレーム２００の上面で第１ベントホール２００Ｈａおよび第２ベントホール２００Ｈｂと対応するように提供される。
【0159】
モジュールフレーム２００の両側面にそれぞれ提供される２つのベントホール２００Ｈおよび２つのベントユニット５００と比較して、図１９および図２０のベントホール２００Ｈおよびベントユニット５００の大きさは多少小さいこともあるが、モジュールフレーム２００の上面に位置したベントホール２００Ｈは多数の電池セル１１０から放出される熱、ガスおよび火炎などを迅速に排出できるので、その効果上の差は多少補完されることもできる。
【0160】
一方、通常電池モジュール１００ｂの内部で熱暴走現象が発生すると、熱、ガスまたは火炎によって電池モジュール１００ｂの内部構成が損傷して副産物および有害物質が発生し得る。このような副産物および有害物質が電池モジュール１００ｂの外部に放出されると副産物および有害物質が隣接する電池モジュール１００ｂに影響を与えるか、またはユーザーの呼吸器に流入して健康上の被害を誘発し得る。
【0161】
電池モジュール１００ｂ内部の熱暴走現象は主に電池セル積層体１２０の両端である電極リード１１１，１１２またはバスバー９１０，９２０の周辺で発生し、バスバー９１０，９２０の周辺にはプラスチック、ＦＰＣ ｗｉｒｅ、電池セル１１０構成物質、その他の複合材料が多数配置されるので、粒子が大きな副産物および有害物質が他の位置より多く発生し得る。したがって、本実施形態のベントユニット５００にはこのような副産物および有害物質の放出を防止するフィルタ５４０が提供されることが好ましい。
【0162】
【0163】
図２１および図２２を参照すると、本実施形態のベントユニット５００にはフィルタ５４０が提供されることができる。フィルタ５４０はベントユニット５００の内部通路５１０が案内する排出経路上に複数で提供され、複数のフィルタ５４０は間隔を置いて配置される。フィルタ５４０は排出口５２０との距離を基準として第１フィルタ５４１、第２フィルタ５４２および第３フィルタ５４３と呼び、設計によって第１フィルタ５４１のみ提供されるか、または第１フィルタ５４１および第２フィルタ５４２のみ提供されることができる。また、フィルタ５４０が提供される個数は制限がなく、設計によって第４フィルタ、第５フィルタ、またはその他のフィルタなどがさらに提供されることもできる。
【0164】
図２２を参照すると、複数のフィルタ５４０は副産物および有害物質をより効果的に濾すために、互いに異なる大きさの気孔を有するものが提供されることができる。具体的には、第１フィルタ５４１の気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）は第２フィルタ５４２の気孔大きさより大きく、第２フィルタ５４２の気孔大きさは第３フィルタ５４３の気孔大きさより大きくてもよい。相対的に大きさが大きな流出物の放出を第１フィルタ５４１が先に防止することによって、フィルタ５４０の目的をより効果的に達成することができる。
【0165】
フィルタ５４０は放出されるガス、火炎および熱によって損傷しないように所定の範囲以上の溶融点を有する物質で製造される。例えば、フィルタ５４０の製造に使用される物質の溶融点は３００℃以上であり得る。他の例としては、フィルタ５４０は提供される位置によって溶融点が異なる物質で製造されることもできる。具体的には、第１フィルタ５４１に使用される物質の溶融点は第２フィルタ５４２に使用される物質の溶融点より高く、第２フィルタ５４２に使用される物質の溶融点は第３フィルタ５４３に使用される物質の溶融点より高くてもよい。
【0166】
フィルタ５４０は金属で製造される。例えば、フィルタ５４０はメタルシートで提供されることができる。
【0167】
フィルタ５４０は放熱性能を有する物質で製造される。例えば、フィルタ５４０はシリコンで製造されることができる。
【0168】
フィルタ５４０は難燃性物質で製造される。例えば、フィルタ５４０は不燃性プラスチック、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）を含むことによって、シートまたは網として提供されることができる。
【0169】
フィルタ５４０は消火性能を有する物質を含む。例えば、フィルタ５４０は消火薬剤を含むことができる。消火薬剤は電池モジュール１００ｂの内部発火時の熱分解反応により二酸化炭素および水蒸気を発生させることができ、発生した二酸化炭素および水蒸気は外部の酸素が電池モジュール１００ｂの内部に流入することを防止することによって火炎を抑制することができる。消火薬剤は吸熱反応である熱分解反応を行うことによって電池モジュール内で発生した熱を吸収することができ、二酸化炭素および水蒸気を発生させることによって外部の酸素供給もまた、遮断することができる。例えば、フィルタ５４０は無機炭酸塩、無機リン酸塩、および無機硫酸塩からなる群より選ばれる一つ以上の消火薬剤を含むことができる。消火薬剤物質のより具体的な例としては炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、リン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ３）、および炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）と尿素（（ＮＨ２）２ＣＯ）の混合物などであり得る。
【0170】
ここで、フィルタ５４０は金属またはプラスチックなどの網として提供され、網の気孔に消火薬剤が満たされるように提供されることもできるが、必ずしもそうとは限らない。
【0171】
上述した例示によってフィルタ５４０の物性が制限されるものではないので、フィルタ５４０はこれと異なる物質によって製造されることも可能である。本実施形態において、フィルタ５４０は消炎網として提供できる物質および形態をすべて含むと解釈されなければならない。
【0172】
一方、電池モジュール１００ｂに取り付けられるベントユニット５００は溶接などによりモジュールフレーム２００の一面に固定結合されることもできるが、着脱式で結合されることもできる。ベントユニット５００が着脱式で結合可能な場合、ユーザーが所望する位置にベントユニット５００が取り付けられるか、または必要に応じて取り付けられたベントユニット５００が除去されることができる。また、ベントユニット５００の損傷、例えば、上述したフィルタ５４０の損傷によってベントユニット５００を容易に交換することができる。
【0173】
【0174】
図２３および図２４を参照すると、本実施形態のベントユニット５００はスライディング方式で電池モジュール１００ｂと結合されることができる。モジュールフレーム２００に形成されたスロット２００Ｓとベントユニット５００に形成された突出部５５０の結合によって、モジュールフレーム２００とベントユニット５００はスライディング方式で結合される。
【0175】
モジュールフレーム２００はベントユニット５００と連結されるためのスロット２００Ｓを含み得る。スロット２００Ｓはモジュールフレーム２００の長手方向に沿って延びて形成される。
【0176】
スロット２００Ｓはベントユニット５００が取り付けられるモジュールフレーム２００の一面と隣接する２つの面に形成される。例えば、ベントユニット５００がモジュールフレーム２００の側面に取り付けられる場合、スロット２００Ｓはモジュールフレーム２００の上面および下面に形成される。他の例としては、ベントユニット５００がモジュールフレーム２００の上面に取り付けられる場合、スロット２００Ｓはモジュールフレーム２００の２つの側面に形成される。
【0177】
ベントユニット５００は、スロット２００Ｓの溝に収容され、スロット２００Ｓに沿って長手方向上のスライディング可能な突出部５５０を含み得る。
【0178】
突出部５５０はベントユニット５００の一面からモジュールフレーム２００に向かって延びる一面に形成される。例えば、ベントユニット５００がモジュールフレーム２００の側面に取り付けられる場合、突出部５５０はベントユニット５００のｚ軸上で互いに対向する２つの面からモジュールフレーム２００が位置する方向に延びた拡張面上に形成される。ここで、ベントユニット５００の拡張面はモジュールフレーム２００の上面または下面の一部と対応し、拡張面のうちのモジュールフレーム２００の上面または下面と対応する位置に突出部５５０が形成される。
【0179】
突出部５５０はスロット２００Ｓの形状と対応する形状を有する。例えば、図２４のように、スロット２００Ｓの断面がラウンド形状を有すると、突出部５５０の断面もまた、これと対応するラウンド形状を有することができる。また、スロット２００Ｓの断面が角ばった形状を有すると、突出部５５０の断面もまた、これと対応する角ばった形状を有することができる。
【0180】
スライディング方式の結合後に、ユーザーの意図とは異なり、モジュールフレーム２００とベントユニット５００が分離されることを防止するためにモジュールフレーム２００とベントユニット５００に別途の部材または構成などが付加されることができる。例えば、モジュールフレーム２００に形成されたスロット２００Ｓの長手方向上の末端には係止部／溝部が形成され、ベントユニット５００に形成された突出部５５０の長手方向上の末端には溝部／係止部が形成される。モジュールフレーム２００のスロット２００Ｓに沿ってベントユニット５００の突出部５５０はスライディング可能であるが、上述したスロット２００Ｓに溝部／係止部が形成された位置に至ると突出部５５０の係止部／溝部が互いに噛み合うことによってその追加的な移動が多少防止される。他の例としては、モジュールフレーム２００またはベントユニット５００には２つの部材の相対的な移動を防止する結合部材が追加で提供され、結合部材によってモジュールフレーム２００とベントユニット５００の間の追加的な移動が防止されることもできる。
【0181】
本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであり、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得る。
【0182】
前述した本実施形態による一つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。
【0183】
前記電池モジュールや電池パックは多様なデバイスに適用することができる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段やＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用できるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用することが可能である。
【0184】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【0185】
１００ａ，１００ｂ 電池モジュール
２００ モジュールフレーム
２００Ｈ ベントホール
４１０ 第１エンドプレート
４２０ 第２エンドプレート
４１０Ｈ，４２０Ｈ ベントホール
５００ ベントユニット
２００ モジュールフレーム
２００Ｈ ベントホール
４１０ 第１エンドプレート
４２０ 第２エンドプレート
４１０Ｈ，４２０Ｈ ベントホール
５００ ベントユニット
【図1】
【図2(a)】
【図2(b)】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】