特許 7652510 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】2025-03-18

(45)【発行日】2025-03-27

(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 50/204 20210101AFI20250319BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20250319BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20250319BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20250319BHJP

   H01M 50/507 20210101ALI20250319BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401F

H01M50/211

H01M50/296

H01M50/50 101

H01M50/507

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023539908

(86)(22)【出願日】2022-04-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-12

(86)【国際出願番号】 KR2022005217

(87)【国際公開番号】W WO2022250287

(87)【国際公開日】2022-12-01

【審査請求日】2023-06-28

(31)【優先権主張番号】10-2021-0069473

(32)【優先日】2021-05-28

(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

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／００３８０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１７５８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１３８８２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０９８９６１５０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４

Ｈ０１Ｍ ５０／２１１

Ｈ０１Ｍ ５０／２９６

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

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；
前記電池セル積層体の一側と他側に位置し、開口部が形成されたエンドプレート；
前記電池セル積層体と前記エンドプレートとの間に位置したバスバーフレーム；および
前記バスバーフレームに装着され、前記開口部を通じて露出するターミナルバスバーを含む電池モジュールであって、
前記バスバーフレームは、前記開口部に向かって突出した遮断部材を含み、
前記遮断部材は、前記電池モジュール内部の上昇した圧力により前記開口部を塞ぐよう移動可能である、
電池モジュール。

【請求項2】

前記遮断部材は、前記ターミナルバスバーと前記開口部の内側辺との間に位置する、
請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項3】

前記遮断部材は、前記バスバーフレームのうち前記開口部と対応する部分に形成される、
請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記遮断部材は、前記バスバーフレームの一面から突出した突出部、および前記突出部を囲む遮断部を含む、
請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記遮断部は、フォーム（Ｆｏａｍ）形態の素材およびレジン（Ｒｅｓｉｎ）素材のうちの少なくとも一つを含む、
請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記遮断部は、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂およびフッ素系樹脂のうちの少なくとも一つを含む、
請求項４に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記エンドプレートが位置した方向の前記バスバーフレームの一面に前記ターミナルバスバーが装着され、
前記バスバーフレームの前記一面上に前記遮断部材が位置する、
請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記バスバーフレームと前記エンドプレートとの間に位置した絶縁カバーをさらに含み、
前記絶縁カバーのうち前記開口部と対応する部分に開口ホールが形成される、
請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項9】

前記遮断部材は、前記ターミナルバスバーと前記開口ホールの内側辺との間に位置する、
請求項８に記載の電池モジュール。

【請求項10】

前記ターミナルバスバーは、前記電池セルの電極リードと連結された第１部分、および前記開口部を通じて外部に露出する第２部分を含む、
請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項11】

前記ターミナルバスバーは、前記第１部分と前記第２部分との間に形成されたベンディング部をさらに含み、
前記遮断部材は、前記開口部の内側辺と前記ベンディング部との間に位置するか、または前記開口部の内側辺と前記第２部分との間に位置する、
請求項１０に記載の電池モジュール。

【請求項12】

請求項１または２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５月２８日付韓国特許出願第１０－２０２１－００６９４７３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し、より具体的には熱暴走現象の伝播を抑制することができる電池モジュールおよびこ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的になることに伴い、このようなモバイル機器と関連した分野の技術に対する開発が活発になってきている。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利用されているところ、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

【0004】

現在商用化された二次電池としては、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、このうち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こらず、充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという長所のため、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と、電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースとを備える。

【0006】

一般的にリチウム二次電池は、外装材の形状により、電極組立体が金属カンに内蔵されているカン型二次電池と、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とに分類され得る。

【0007】

小型機器に利用さ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利用さ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）が利用される。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装着されて電池パックを形成することができる。

【0008】

多数の電池モジュール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算されて温度が速くかつ激しく上がることがある。言い換えると、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。電池セルの放熱が良好になされない場合、電池セルの劣化が速くなって寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。

【0009】

また、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。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を集約的に配置するため、いずれか一つの電池モジュールで発生した熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象が隣接した電池モジュールに簡単に伝播されて、終局的に電池パック自体の爆発や発火につながることがある。

【0010】

そこで、いずれか一つの電池モジュールで熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象が発生しても、電池パック自体の火災や爆発につながらないモデルに対する設計が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明が解決しようとする課題は、電池モジュール内で熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象が発生しても、高温のガスと火炎が噴出されることを抑制することができる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ことにある。

【0012】

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。

【課題を解決するための手段】

【0013】

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；前記電池セル積層体の一側と他側に位置し、開口部が形成されたエンドプレート；前記電池セル積層体と前記エンドプレートとの間に位置したバスバーフレーム；および前記バスバーフレームに装着され、前記開口部を通じて露出するターミナルバスバーを含む。前記バスバーフレームは、前記開口部に向かって突出した遮断部材を含む。

【0014】

前記遮断部材は、前記ターミナルバスバーと前記開口部の内側辺との間に位置することができる。

【0015】

前記遮断部材は、前記バスバーフレームのうち前記開口部と対応する部分に形成され得る。

【0016】

前記遮断部材は、前記バスバーフレームの一面から突出した突出部、および前記突出部を囲む遮断部を含むことができる。

【0017】

前記遮断部は、フォーム（Ｆｏａｍ）形態の素材およびレジン（Ｒｅｓｉｎ）素材のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【0018】

前記遮断部は、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂およびフッ素系樹脂のうちの少なくとも一つを含むことができる。

【0019】

前記エンドプレートが位置した方向の前記バスバーフレームの一面に前記ターミナルバスバーが装着され得、前記バスバーフレームの前記一面上に前記遮断部材が位置することができる。

【0020】

前記電池モジュールは、前記バスバーフレームと前記エンドプレートとの間に位置した絶縁カバーをさらに含むことができる。前記絶縁カバーのうち前記開口部と対応する部分に開口ホールが形成され得る。

【0021】

前記遮断部材は、前記ターミナルバスバーと前記開口ホールの内側辺との間に位置することができる。

【0022】

前記ターミナルバスバーは、前記電池セルの電極リードと連結された第１部分、および前記開口部を通じて外部に露出する第２部分を含むことができる。

【0023】

前記ターミナルバスバーは、前記第１部分と前記第２部分との間に形成されたベンディング部をさらに含むことができる。前記遮断部材は、前記開口部の内側辺と前記ベンディング部との間に位置するか、または前記開口部の内側辺と前記第２部分との間に位置することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の実施形態によれば、電池モジュール内で熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象が発生する場合、電池モジュール内部の圧力が上昇し、そのために遮断部材が電池モジュールに形成された隙間を塞ぐことができる。つまり、高温のガスと火炎が噴出され得る隙間を電池モジュール内部の圧力上昇を利用して相殺することができる。

【0025】

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請求の範囲の記載から当業者に明確に理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態による電池モジュールの斜視図である。

【図2】図１の電池モジュールの分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態による電池モジュールに対してエンドプレートおよび絶縁カバーを除去した様子を示す斜視図である。

【図4】（ａ）および（ｂ）は図３の電池モジュールに含まれているターミナルバスバーを示す図面である。

【図5】本発明の一実施形態によるエンドプレートおよび絶縁カバーを示す斜視図である。

【図6】図１の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面を示す部分断面図である。

【図7】図１の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、添付した図面を参照して本発明の多様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することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な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。

【0028】

本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、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の参照符号を付した。

【0029】

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ため、本発明が必ずしも図示されたところに限定されるのではない。図面において、複数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。

【0030】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「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。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた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」にあるということは、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「上」に位置することを意味するのではない。

【0031】

また、明細書全体において、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、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0032】

また、明細書全体において、「平面上」という時、これは対象部分を上方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側方から見た時を意味する。

【0033】

図１は本発明の一実施形態による電池モジュールの斜視図である。図２は図１の電池モジュールの分解斜視図である。

【0034】

図１および図２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１００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の一側と他側に位置したエンドプレート４００を含む。

【0035】

まず、電池セル１１０は、パウチ型電池セルであり得る。このような電池セル１１０は、長方形のシート型構造で形成され得る。例えば、本実施形態による電池セル１１０は、二つの電極リード１１１が互いに対向して一側と他側にそれぞれ突出した構造を有することができる。より詳しくは、電極リード１１１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。

【0036】

一方、電池セル１１０は、パウチ型セルケースに電極組立体（図示せず）を収納した状態でパウチ型セルケースの外周縁を熱融着して製造され得る。パウチ型セルケースは、樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなることができる。

【0037】

一方、電極リード１１１が一側と他側の両方向に突出した構造の電池セル１１０のみについて説明したが、本発明の他の実施形態として、電極リードが一方向に共に突出した単方向のパウチ型電池セルも可能であることはもちろんである。

【0038】

電池セル１１０は、複数個で構成され、複数の電池セル１１０は、互いに電気的に連結され得るように一方向に沿って積層されて電池セル積層体１２０を形成する。例えば、図２に示されているように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。パウチ型セルケースは、一般的に樹脂層／金属薄膜層／樹脂層のラミネート構造からなる。例えば、パウチ型セルケースの表面がＯ（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）－ナイロン層からなる場合には、中大型電池モジュールを形成するために多数の電池セル１１０を積層する時、外部衝撃により簡単に滑る傾向がある。したがって、これを防止し、電池セルの安定した積層構造を維持するために、パウチ型セルケースの表面に両面テープなどの粘着式接着剤または接着時の化学反応により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。

【0039】

電池セル積層体１２０は、モジュールフレーム２００に収納される。モジュールフレーム２００は、両面が開放された形態の金属フレームであり得る。より具体的には、電池セル積層体１２０を基準に、電極リード１１１が突出する両方向にモジュールフレーム２００が開放され得る。ただし、図２に示されたモジュールフレーム２００は一つの例示的構造であり、電池セル積層体１２０を収納することができれば、その形態に特別な制限はない。図２のモジュールフレーム２００は、上面、下面および両側面が一体化した金属板材形態のモノフレームで示されているが、上部が開放されたＵ字型フレームに上部カバーが接合された形態やＵ字型フレームと逆Ｕ字型フレームが互いに結合された形態などが全て可能である。

【0040】

電池セル積層体１２０の一側と他側にエンドプレート４００が位置する。つまり、モジュールフレーム２００の開放された両面にはエンドプレート４００が位置することができる。

【0041】

モジュールフレーム２００とエンドプレート４００は、互いに対応する縁部位が接触された状態で、溶接の方法により接合され得る。ただし、これは例示的な方法であり、機構的結合形態として、ボルト締結、フック（Ｈｏｏｋ）締結などが適用され得る。このようなモジュールフレーム２００とエンドプレート４００が形成する空間に電池セル積層体１２０が収納されることによって、電池セル積層体１２０を物理的に保護することができる。このためにモジュールフレーム２００とエンドプレート４００はアルミニウムのように所定の強度を有する金属材質やプラスチック素材を含むことができる。

【0042】

一方、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４００との間に位置したバスバーフレーム３００を含む。また、電池モジュール１００は、バスバーフレーム３００とエンドプレート４００との間に位置した絶縁カバー６００を含むことができる。つまり、電池セル積層体１２０から外側にバスバーフレーム３００、絶縁カバー６００およびエンドプレート４００が順次に位置することができる。エンドプレート４００と同様に、バスバーフレーム３００および絶縁カバー６００がそれぞれ複数で構成され得る。

【0043】

以下、図３乃至図５などを参照して本実施形態によるターミナルバスバーとエンドプレートに形成された開口部について詳しく説明する。

【0044】

図３は本発明の一実施形態による電池モジュールに対してエンドプレートおよび絶縁カバーを除去した様子を示す斜視図である。図４の（ａ）および（ｂ）は図３の電池モジュールに含まれているターミナルバスバーを示す図面である。図５は本発明の一実施形態によるエンドプレートおよび絶縁カバーを示す斜視図である。

【0045】

図２乃至図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１００は、バスバーフレーム３００に装着されるターミナルバスバー３２０を含む。特に、エンドプレート４００には開口部４１０Ｈが形成され、このような開口部４１０Ｈを通じてターミナルバスバー３２０が電池モジュール１００の外部に露出する。

【0046】

より具体的には、本実施形態による電池モジュール１００は、バスバー３１０、ターミナルバスバー３２０を含むことができる。バスバー３１０およびターミナルバスバー３２０はバスバーフレーム３００に装着され得る。

【0047】

バスバー３１０およびターミナルバスバー３２０は、複数の電池セル１１０を電気的に連結するために電池セル１１０の電極リード１１１と接合され得る。具体的には、バスバー３１０およびターミナルバスバー３２０が装着されたバスバーフレーム３００が電池セル積層体１２０の一側（ｙ軸方向）および他側（－ｙ軸方向）にそれぞれ位置することができる。電池セル積層体１２０の一側（ｙ軸方向）および他側（－ｙ軸方向）は、電池セル１１０の電極リード１１１が突出する方向に該当する。つまり、前述したとおり、いずれか一つのバスバーフレーム３００は、エンドプレート４００のうちのいずれか一つと電池セル積層体１２０との間に位置することができる。

【0048】

バスバーフレーム３００にはリードスリットが形成され、電池セル１１０の電極リード１１１が前記リードスリットを通過した後に曲がってバスバー３１０やターミナルバスバー３２０に接合され得る。物理的、電気的連結が可能であれば、接合の方式に特別な制限はなく、一例として溶接接合が行われ得る。つまり、電池セル１１０はバスバー３１０を介して互いに電気的に連結され得る。

【0049】

一方、ターミナルバスバー３２０の一部分は電池モジュール１００の外側に露出する。具体的には、エンドプレート４００に開口部４１０Ｈが形成され、このような開口部４１０Ｈを通じてターミナルバスバー３２０の一部分が露出する。より具体的には、ターミナルバスバー３２０は電池セル１１０の電極リード１１１と連結される第１部分３２１、および開口部４１０Ｈを通じて外部に露出する第２部分３２２を含むことができる。

【0050】

電池モジュール１００の外部に露出した第２部分３２２は、他の電池モジュールやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）などと連結されてＨＶ（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）連結を形成することができる。ここでＨＶ連結は、電力を供給するための電源の役割の連結であって、電池セル間の連結や電池モジュール間の連結を意味する。つまり、電池モジュール１００はターミナルバスバー３２０を介して隣接した他の電池モジュールと電気的に連結され得る。

【0051】

一方、本実施形態による電池モジュール１００は、センシング組立体５００をさらに含むことができる。ここで、センシング組立体５００は、ＬＶ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ）連結のためのものであって、ここでＬＶ連結は、電池セルの電圧および温度を感知し制御するためのセンシング連結を意味する。センシング組立体５００を通じて電池セル１１０の電圧情報と温度情報が測定されて外部のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に伝達され得る。本実施形態によるセンシング組立体５００は、モジュールコネクタ５１０、連結ケーブル５２０および接合部材５３０を含むことができる。

【0052】

モジュールコネクタ５１０は、外部の制御装置と信号を送受信するための構成である。エンドプレート４００にコネクタ開口部４２０Ｈが形成され、このようなコネクタ開口部４２０Ｈを通じてモジュールコネクタ５１０が電池モジュール１００の外部に露出し、モジュールコネクタ５１０が外部のＢＭＳと連結され得る。

【0053】

連結ケーブル５２０は、モジュールコネクタ５１０と接合部材５３０を連結する構成であって、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄｄ）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。モジュールコネクタ５１０および連結ケーブル５２０はバスバーフレーム３００の上端に位置することができる。

【0054】

連結ケーブル５２０の一端に接合部材５３０が連結され得、接合部材５３０がバスバー３１０の一面に溶接の方法により接合され得る。

【0055】

複数の電池セル１１０に関する電圧情報が、接合部材５３０、連結ケーブル５２０およびモジュールコネクタ５１０を順次に経て外部のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｍａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に伝達され得る。

【0056】

一方、図２に示されたように、二つのバスバーフレーム３００が電池セル積層体１２０の一側と他側にそれぞれ配置され得る。この時、いずれか一つのバスバーフレーム３００にのみモジュールコネクタ５１０が位置し、他の一つのバスバーフレーム３００にはモジュールコネクタが位置しなくてもよい。モジュールコネクタ５１０が他の一つのバスバーフレーム３００に位置したバスバー３１０と連結され得るように、連結ケーブル５２０がモジュールコネクタ５１０から他のバスバーフレーム３００まで延長され得る。連結ケーブル５２０の延長された部分は電池セル積層体１２０の上部に位置することができる。電池セル積層体１２０の上部に位置した連結ケーブル５２０の一部分に温度センサーが設けられ得る。このような温度センサーを通じて電池モジュール１００内部の温度情報が、連結ケーブル５２０およびモジュールコネクタ５１０を順次に経て外部のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｍａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に伝達され得る。

【0057】

前記のような方式で、センシング組立体５００は各電池セル１１０の過電圧、過電流、過発熱などの現象を検出し、制御することができる。

【0058】

一方、前述したように、本実施形態による電池モジュール１００は、バスバーフレーム３００とエンドプレート４００との間に位置した絶縁カバー６００を含むことができる。絶縁カバー６００は複数で構成されることが好ましい。絶縁カバー６００は、電気的絶縁である素材を含むことができ、バスバー３１０やターミナルバスバー３２０がエンドプレート４００と接触することを遮断する。

【0059】

図３と図５を共に参照すれば、絶縁カバー６００のうちエンドプレート４００の開口部４１０Ｈと対応する部分に開口ホール６１０Ｈが形成され得る。また、絶縁カバー６００のうちエンドプレート４００のコネクタ開口部４２０Ｈと対応する部分にコネクタ開口ホール６２０Ｈ が形成され得る。

【0060】

本実施形態によるターミナルバスバー３２０は、絶縁カバー６００の開口ホール６１０Ｈとエンドプレート４００の開口部４１０Ｈを通じて電池モジュール１００の外部に露出することができる。また、モジュールコネクタ５１０は、絶縁カバー６００のコネクタ開口ホール６２０Ｈとエンドプレート４００のコネクタ開口部４２０Ｈを通じて電池モジュール１００の外部に露出することができる。

【0061】

一方、ターミナルバスバー３２０は複数で構成され、そのうちの一つは電池モジュール１００の正極端子として、他の一つは電池モジュール１００の負極端子として機能することができる。これにより開口部４１０Ｈと開口ホール６１０Ｈもそれぞれ複数で構成され得る。

【0062】

以下、図６および図７を参照して、本発明の一実施形態による遮断部材について詳しく説明する。

【0063】

図６および図７は図１の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面を示す部分断面図である。この時、図６は、平常時の電池モジュールを示す断面図であり、図７は電池モジュールに熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象が発生した様子を示す断面図である。

【0064】

図３、図４、図６および図７を共に参照すれば、本発明の一実施形態によるバスバーフレーム３００は、開口部４１０Ｈに向かって突出した遮断部材７００を含むことができる。遮断部材７００は開口部４１０Ｈの内側に位置することができる。

【0065】

具体的には、遮断部材７００は、バスバーフレーム３００のうちエンドプレート４００の開口部４１０Ｈと対応する部分に形成され得る。ターミナルバスバー３２０はバスバーフレーム３００の一面に装着されるが、遮断部材７００はバスバーフレーム３００の前記一面上に位置することができる。特に、遮断部材７００はバスバーフレーム３００の前記一面で、開口部４１０Ｈに向かって突出した形態を有することができ、ターミナルバスバー３２０と開口部４１０Ｈの内側辺との間に位置することができる。

【0066】

電池モジュール１００内部の電池セル１１０に熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象が発生することがある。熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象の一つの例示は次のとおりである。過充電をはじめとして電池セル１１０に物理的、熱的、電気的損傷が発生して、電池セル１１０の内部圧力が増加することがある。電池セル１１０のパウチ型セルケースの融着強度の限界値を超える場合、電池セル１１０で発生した高温の熱、ベンティングガスなどが電池セル１１０の外部に噴出され得る。

【0067】

いずれか一つの電池セルで発生した熱暴走現象は、対流効果により他の電池セルに拡大されることがあり、結局、電池モジュール１００内部で高温のガスと火炎が発生することがある。発生した高温のガスと火炎は、エンドプレート４００の開口部４１０Ｈを通じて外部に噴出され得、隣接した電池モジュールに損傷を加えたり、隣接した電池モジュールのまた他の熱暴走現象を誘導することがある。終局的には、多数の電池モジュールに熱暴走現象が伝播されて、電池パックの爆発および発火を誘発することがある。

【0068】

そこで、本実施形態による電池モジュール１００は、モジュールフレーム２００の内圧上昇によりエンドプレート４００の開口部４１０Ｈを塞ぐことができる遮断部材７００を開口部４１０Ｈの内側に設けた。モジュールフレーム２００の内圧は、電池セル積層体１２０が収納されるモジュールフレーム２００内部空間の空気圧を意味する。モジュールフレーム２００の内圧上昇は、前記熱暴走現象によりモジュールフレーム２００内部空間に多量のガスが発生したことを意味する。

【0069】

熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象時、電池セルからガスが噴出され、モジュールフレーム２００の内圧が上昇する。このような内部圧力上昇により、バスバーフレーム３００がエンドプレート４００側に密着されることがある。また、モジュールフレーム２００の内圧Ｐによりバスバーフレーム３００の一部領域がエンドプレート４００側に曲がることがある。図７には説明の便宜のためにこのような様子を多少誇張して表現した。

【0070】

このようなモジュールフレーム２００の内圧上昇により、開口部４１０Ｈの内側に位置していた遮断部材７００が開口部４１０Ｈに近づき、結局、開口部４１０Ｈとターミナルバスバー３２０との間の隙間を塞ぐことができる。これにより、高温のガスや火炎が電池モジュール１００の外部に噴出されることを抑制することができる。つまり、高温のガスと火炎が噴出され得る隙間を電池モジュール１００の内圧上昇を利用して相殺することができる。終局的には、いずれか一つの電池モジュールで発生した熱暴走現象が他の電池モジュールに伝播されることを防止することができる。

【0071】

前述したように、ターミナルバスバー３２０は、電池セル１１０の電極リード１１１と連結される第１部分３２１、および開口部４１０Ｈを通じて外部に露出する第２部分３２２を含むことができる。また、ターミナルバスバー３２０は、第１部分３２１と第２部分３２２との間に形成されたベンディング部３２３をさらに含むことができる。そのために、第１部分３２１の一面と第２部分３２２の一面とが互いに垂直になることができる。

【0072】

本実施形態による遮断部材７００は、開口部４１０Ｈの内側辺とベンディング部３２３との間に位置するか、または開口部４１０Ｈの内側辺と第２部分３２２との間に位置することができる。具体的に示していないが、ターミナルバスバー３２０は、連結部材（図示せず）を介して他の電池モジュールやＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）と連結され得る。ターミナルバスバー３２０と連結部材（図示せず）は、溶接などの方法により接合され得る。この時、ターミナルバスバー３２０に曲がったベンディング部３２３を形成して、第２部分３２２の一面が地面と平行に配置されることで、第２部分３２２と連結部材（図示せず）の接合が容易になるように設計された。

【0073】

前記のような構造により、開口部４１０Ｈの内側辺とベンディング部３２３との間または開口部４１０Ｈの内側辺と第２部分３２２との間に隙間が自然に形成され、前記隙間を通じて高温のガスおよび火炎が集中的に噴出され得る。

【0074】

遮断部材７００を開口部４１０Ｈの内側、特に、開口部４１０Ｈの内側辺とベンディング部３２３との間または開口部４１０Ｈの内側辺と第２部分３２２との間に位置させることで、モジュールフレーム２００の内圧上昇時、遮断部材７００が前記隙間を塞ぐことができるようにした。

【0075】

一方、前述したとおり、本実施形態による電池モジュール１００は、バスバーフレーム３００とエンドプレート４００との間に位置した絶縁カバー６００をさらに含むことができ、絶縁カバー６００のうち開口部４１０Ｈと対応する部分に開口ホール６１０Ｈが形成され得る。また、ターミナルバスバー３２０は絶縁カバー６００の開口ホール６１０Ｈとエンドプレート４００の開口部４１０Ｈを通じて電池モジュール１００の外部に露出することができる。

【0076】

この時、絶縁性の確保のために開口ホール６１０Ｈが開口部４１０Ｈよりも開口された面積が小さくてもよく、開口部４１０Ｈの内側辺よりも開口ホール６１０Ｈの内側辺がターミナルバスバー３２０に近く位置することができる。本実施形態による遮断部材７００は、ターミナルバスバー３２０と開口ホール６１０Ｈの内側辺との間に位置することができる。より具体的には、遮断部材７００が開口ホール６１０Ｈの内側辺とベンディング部３２３との間に位置するか、または開口ホール６１０Ｈの内側辺と第２部分３２２との間に位置することができる。したがって、熱暴走現象の発生時、モジュールフレーム２００の内圧上昇により、遮断部材７００が開口ホール６１０Ｈに近づき、開口ホール６１０Ｈとターミナルバスバー３２０との間の隙間を塞ぐことができる。このような遮断部材７００の作動原理により高温のガスや火炎が電池モジュール１００の外部に噴出されることを遮断することができる。

【0077】

遮断部材７００の形態は、開口部４１０Ｈや開口ホール６１０Ｈの開口面積に対応することが好ましい。一例として、図３と図５を参照すれば、横方向の幅が縦方向の幅よりも広い開口ホール６１０Ｈの開口形態に合わせて、遮断部材７００は横方向に沿ってつながる形態であり得る。

【0078】

本実施形態による遮断部材７００は、バスバーフレーム３００の一面から突出した突出部７１０、および突出部７１０を囲む遮断部７２０を含むことができる。具体的には、バスバーフレーム３００は、絶縁性を帯びるプラスチック部材であり得、一つの例示として射出成形により製造され得る。この時、射出成形過程で突出部７１０がバスバーフレーム３００の一面に形成されるように設計され得る。つまり、突出部７１０はバスバーフレーム３００と一体化した構成であり得る。

【0079】

遮断部７２０は、フォーム（Ｆｏａｍ）形態の素材およびレジン（Ｒｅｓｉｎ）素材のうちの少なくとも一つを含むことができる。このような遮断部７２０を突出部７１０にかぶせることによって、本実施形態による遮断部材７００を製造することができる。一方、前記フォーム素材と前記レジン素材は難燃性であることが好ましい。

【0080】

また、遮断部７２０は、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂およびフッ素系樹脂のうちの少なくとも一つを含むことができる。図６および図７を参照すれば、熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）現象時、電池モジュール１００内部温度が上昇することがあり、温度上昇により遮断部７２０は、膨張することができる。説明の便宜のために多少誇張して表現したが、図７では、遮断部７２０が図６に示された遮断部７２０よりも膨張した様子を示した。膨張した遮断部７２０は、開口部４１０Ｈとターミナルバスバー３２０との間の隙間や開口ホール６１０Ｈとターミナルバスバー３２０との間の隙間を塞ぐことに一層効果的である。

【0081】

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ているが、このような用語は説明の便宜のためのものに過ぎず、対象となる事物の位置や観測者の位置などにより変わり得る。

【0082】

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装着されて電池パックを形成することができる。

【0083】

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され得る。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）に適用され得るが、これに制限されず、二次電池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る。

【0084】

以上で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のではなく、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多様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】

【0085】

１００：電池モジュール
１２０：電池セル積層体
２００：モジュールフレーム
３００：バスバーフレーム
３２０：ターミナルバスバー
４００：エンドプレート
４１０Ｈ：開口部
７００：遮断部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図5】

【図6】

【図7】