特表 2022-542931 バッテリーモジュール、バッテリーラック及び電力貯蔵装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-07

(54)【発明の名称】バッテリーモジュール、バッテリーラック及び電力貯蔵装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20220930BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/251 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/383 20210101ALN20220930BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M50/342 201

H01M50/251

H01M50/383

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022505493

(86)(22)【出願日】2020-08-20

(85)【翻訳文提出日】2022-01-26

(86)【国際出願番号】 KR2020011133

(87)【国際公開番号】W WO2021091058

(87)【国際公開日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】10-2019-0141715

(32)【優先日】2019-11-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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－ジュン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジン－ハク・コン

(72)【発明者】

【氏名】ジャ－オン・グ

(72)【発明者】

【氏名】ミン－ホ・クォン

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－ウク・リュ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ビン・ユ

(72)【発明者】

【氏名】ヨン－ボム・チョ

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012AA03

5H012BB08

5H012CC10

5H012DD01

5H012EE01

5H012FF03

5H012FF08

5H040AA28

5H040AS01

5H040AT04

5H040AT06

5H040AY05

(57)【要約】

本発明は、二次発火または爆発の危険性を減少させたバッテリーモジュールを開示する。このような目的を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、複数の二次電池を有する複数のセルアセンブリーと、複数のセルアセンブリーを収容するモジュールハウジングと、複数のセルアセンブリーのうち少なくとも一部のセルアセンブリーで所定の圧力以上のガス圧力または所定の温度以上で熱が発生する場合、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリーへ移されることを遮断するように構成された遮断部材と、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の二次電池を有する複数のセルアセンブリーと、
前記複数のセルアセンブリーを収容する収容空間を有するモジュールハウジングと、
前記複数のセルアセンブリーのうち少なくとも一部のセルアセンブリーで所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱が発生する場合、前記発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリーへ移されることを遮断するように構成された遮断部材と、を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記モジュールハウジングには、外部から流入した冷媒が前記収容空間内で移動するように構成された冷媒移動路が備えられ、
前記遮断部材は、
少なくとも一部が前記冷媒移動路に位置し、前記冷媒が通過するように穿孔された開口が形成された隔壁部と、
前記開口の少なくとも一部を遮断するように前記所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱によって移動するように構成された開閉部と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記開閉部は、
前記開口内に位置し、両方向へ移動可能に両方向へ延びた延長構造物と、
前記延長構造物の延びた両端部に各々形成され、前記開口が位置した方向へ移動する場合、前記開口の少なくとも一部を遮断するように構成された栓構造物と、を備えることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記栓構造物は、その周縁部の少なくとも一部が前記開口が位置する方向へ曲げられた形態を有することを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記隔壁部は、
一部が前記複数のセルアセンブリーの間に介在され、
残りの部分の少なくとも一部が前記セルアセンブリーよりも突出した形態を有することを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記開閉部は、少なくとも一部が前記所定の温度以上の温度で体積膨張して前記開口を密閉するように構成されたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記開閉部は、前記開口内に挿入されて位置し、中央が穿孔されたリング状であることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記開閉部は、少なくとも一部に前記所定の温度以上の温度で体積膨張してメッシュの穴を密閉するように構成されたメッシュ構造を備えることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記モジュールハウジングの外壁の一部には、内部温度が所定の温度の以上に上昇する場合、本体の少なくとも一部が溶融して開放されるように構成されたベント部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記ベント部は、本体の少なくとも一部を加熱するように構成された伝熱フィンが備えられることを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを少なくとも一つ含み、前記バッテリーモジュールを収容するラックケースを含むことを特徴とする、バッテリーラック。

【請求項12】

請求項１１に記載のバッテリーラックを少なくとも二つ含むことを特徴とする、電力貯蔵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーモジュールに関し、より詳しくは、二次発火または爆発の危険性を減らしたバッテリーモジュールに関する。

【0002】

本出願は、２０１９年１１月０７日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１４１７１５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

現在、商用化し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り、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず充放電が自由で、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から脚光を浴びている。

【0004】

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用いる。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、セパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に封止して収納する外装材、例えば、電池パウチ外装材を備える。

【0005】

最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には、積層が容易であり、重量が軽いなどの長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。

【0006】

一方、最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高くなるにつれ、電気的に直列及び／または並列接続した複数の二次電池、及びこのような二次電池を内部に収容したバッテリーモジュール及びバッテリー管理システム（ＢＭＳ）を備えたバッテリーラックに対する需要が増加しつつある。

【0007】

また、このようなバッテリーラックは、複数の二次電池を外部衝撃から保護するか、または収納保管するために、金属材質のラックケースを備えることが通常であった。一方、最近、高容量のバッテリーラックの需要が高くなりつつある。

【0008】

ところで、従来技術のバッテリーラックは、複数のバッテリーモジュールを備え、このようなバッテリーモジュールの内部に備えられた二次電池が熱暴走して発火または爆発する場合、隣接する二次電池へ高熱のガスまたは火炎が移されて二次爆発などが起こる場合があり、二次発火または爆発を防止するための努力が加重している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次発火または爆発の危険性を減少させたバッテリーモジュールを提供することを目的とする。

【0010】

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーモジュールは、
複数の二次電池を有する複数のセルアセンブリーと、
複数のセルアセンブリーを収容する収容空間を有するモジュールハウジングと、
複数のセルアセンブリーのうち少なくとも一部のセルアセンブリーで所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱が発生する場合、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリーへ移されることを遮断するように構成された遮断部材と、を含む。

【0012】

また、モジュールハウジングには、外部から流入した冷媒が収容空間内で移動するように構成された冷媒移動路が備えられ、
遮断部材は、
少なくとも一部が冷媒移動路に位置し、冷媒が通過するように穿孔された開口が形成された隔壁部と、
開口の少なくとも一部を遮断するように所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱によって移動するように構成された開閉部と、を備え得る。

【0013】

さらに、開閉部は、
開口内に位置し、両方向へ移動可能に両方向へ延びた延長構造物と、
延長構造物の延びた両端部に各々形成され、開口が位置した方向へ移動する場合、開口の少なくとも一部を遮断するように構成された栓構造物と、を備え得る。

【0014】

そして、栓構造物は、その周縁部の少なくとも一部が開口が位置する方向へ曲げられた形態を有し得る。

【0015】

また、隔壁部は、
一部が複数のセルアセンブリーの間に介在され、
残り部分の少なくとも一部がセルアセンブリーよりも突出した形態を有し得る。

【0016】

また、開閉部は、少なくとも一部が所定の温度以上の温度で体積膨張して開口を密閉するように構成され得る。

【0017】

そして、開閉部は、開口内に挿入されて位置し、中央が穿孔されたリング状であり得る。

【0018】

さらに、開閉部は、少なくとも一部に所定の温度以上の温度で体積膨張してメッシュの穴を密閉するように構成されたメッシュ構造を備え得る。

【0019】

また、モジュールハウジングの外壁の一部には、内部温度が所定の温度の以上に上昇する場合、本体の少なくとも一部が溶融して開放されるように構成されたベント部が備えられ得る。

【0020】

さらに、ベント部は、本体の少なくとも一部を加熱するように構成された伝熱フィンが備えられ得る。

【0021】

なお、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーラックは、バッテリーモジュールを少なくとも一つ含み、バッテリーモジュールを収容するラックケースを含む。

【0022】

また、上記の課題を達成するための本発明による電力貯蔵装置は、バッテリーラックを少なくとも二つ含む。

【発明の効果】

【0023】

本発明の一面によると、本発明のバッテリーモジュールは、複数のセルアセンブリーの少なくとも一部のセルアセンブリーで所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱が発生する場合、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリーへ移されることを遮断するように構成された遮断部材を含むことで、他のセルアセンブリーへの火事や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュールの安全性を向上させることができる。

【0024】

また、本発明の一面によると、遮断部材は、少なくとも一部が冷媒移動路に位置し、冷媒が通過するように穿孔された開口が形成された隔壁部と、開口の少なくとも一部を遮断するように所定の圧力以上のガスによって移動するように構成された開閉部と、を備えることで、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリーへ移されることを遮断することができる。これによって、バッテリーモジュールの他のセルアセンブリーへ火事や熱暴走が伝播されることを効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュールの安全性を向上させることができる。

【0025】

さらに、本発明の一実施例の一面によると、本発明のバッテリーモジュールの遮断部材は、栓構造物の周縁部の少なくとも一部が、開口が位置する方向へ曲げられた形態を有することで、開閉部が開口へより円滑に移動できる。これによって、遮断部材によって他のセルアセンブリーへの火事や熱暴走の伝播をより安定的に防止することができる。したがって、バッテリーモジュールの安全性を向上させることができる。

【0026】

さらに、本発明の一面によると、本発明のバッテリーモジュールの遮断部材は、開閉部の少なくとも一部が所定の温度以上の温度で体積膨張して開口を密閉するように構成されることで、発生した高熱のガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリーへ移動することを遮断することができる。これによって、バッテリーモジュールの他のセルアセンブリーへの火事や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュールの安全性を高めることができる。

【0027】

また、本発明の一面によると、本発明のバッテリーモジュールは、モジュールハウジングの外壁の一部には、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、本体の少なくとも一部が溶融して開放されるように構成されたベント部が備えられることで、遮断部材によって冷媒移動路へ流れる高熱のガスが遮断される場合、遮断部材によって停滞した高熱のガスをベント部から排出することができるので、他のセルアセンブリーへの熱の伝播を最小化することができ、意図する方向へ高熱のガスを排出させることができるので、より安全な対処が可能である。

【0028】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。

【図2】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるセルアセンブリーを概略的に示した斜視図である。

【図3】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後方斜視図である。

【図4】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの内部構成を概略的に示した横断面図である。

【図5】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。

【図6】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材を概略的に示した分解斜視図である。

【図7】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【図8】本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【図9】本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材を概略的に示した部分斜視図である。

【図10】本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【図11】本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【図12】本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【図13】本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【図14】本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材を概略的に示した部分斜視図である。

【図15】図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面図である。

【図16】本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面図である。

【図17】本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面図である。

【図18】本発明の一実施例による電力貯蔵装置を概略的に示した正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

【0031】

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

【0032】

図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるセルアセンブリーを概略的に示した斜視図である。図３は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した後方斜視図である。そして、図４は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの内部構成を概略的に示した横断面図である。図４では、バッテリーモジュール２００の内部構成が見られるようにモジュールハウジング２１０の上壁を省略して図示した。

【0033】

図１～図４を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール２００は、複数のセルアセンブリー１００、複数のセルアセンブリー１００を収容するモジュールハウジング２１０及び遮断部材２４０を含み得る。

【0034】

先ず、セルアセンブリー１００は、一実施例による配列された複数の二次電池１１０を有し得る。

【0035】

二次電池１１０は、パウチ型二次電池１１０であり得る。例えば、図２に示したように、図１のＦ方向（正面）から見る場合、セルアセンブリー１００は、複数個のパウチ型二次電池１１０が前後方向へ並んで相互に積層されるように構成され得る。例えば、図２に示したように、一つのセルアセンブリー１００は、２１個のパウチ型二次電池１１０が備えられ得る。

【0036】

一方、本明細書においては、特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右の方向に対して、 図１のＦ方向から見た場合を基準とする。

【0037】

特に、このようなパウチ型二次電池１１０は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）及びパウチ１１６を備え得る。

【0038】

さらに、正極リード１１１と負極リード（図示せず）は、二次電池１１０の中心を基準で相互に反対方向の左右方向の端部に形成され得る。即ち、正極リード１１１は、二次電池１１０の中心を基準で一端部（右端部）に備えられ得る。また、負極リードは、二次電池１１０の中心を基準で他端部（左端部）に備えられ得る。

【0039】

しかし、本発明によるバッテリーモジュール２００には、前述したパウチ型二次電池１１０のみに限定されず、本願発明の出願時点における公知の多様な二次電池１１０が採用され得る。

【0040】

一方、さらに図１及び図２を参照すると、バッテリーモジュール２００は、バスバーアセンブリー２７０をさらに含み得る。具体的には、バスバーアセンブリー２７０は、複数の二次電池１１０を電気的に相互に接続するように構成された少なくとも一つのバスバー２７２と、少なくとも一つのバスバー２７２を外側に搭載するように構成された少なくとも二つのバスバーフレーム２７６と、を備え得る。図１のＦ方向から見たとき、少なくとも二つのバスバーフレーム２７６は、セルアセンブリー１００の左右方向の両側に各々備えられ得る。

【0041】

一方、本明細書においては、特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右の方向に対して、Ｆ方向から見た場合を基準とする。

【0042】

一方、モジュールハウジング２１０は、セルアセンブリー１００を内部に収納するように内部空間が形成され得る。具体的には、図１のＦ方向から見たとき、モジュールハウジング２１０は、前壁２１０ａ、後壁２１０ｂ、上壁２１０ｃ、下壁２１０ｄ、左側壁２１０ｅ及び右側壁２１０ｆを備え得る。

【0043】

具体的には、下壁２１０ｄは、少なくとも二つのセルアセンブリー１００を上部に搭載するように少なくとも二つのセルアセンブリー１００の下面の大きさよりも大きい面積を有し得る。下壁２１０ｄは、水平方向へ延びたプレート状であり得る。

【0044】

また、図１及び図３を参照すると、上壁２１０ｃは、セルアセンブリー１００の上部をカバーするように水平方向へ延びたプレート状であり得る。左側壁２１０ｅ及び右側壁２１０ｆは、セルアセンブリー１００の左右方向の両側部をカバーするように上壁２１０ｃの左右方向の両端部から下方へ延びたプレート状であり得る。

【0045】

さらに、前壁２１０ａは、セルアセンブリー１００の前方をカバーするように構成され得る。例えば、前壁２１０ａは、セルアセンブリー１００の前面の大きさよりも大きいサイズのプレートを有し得る。前壁２１０ａのプレートは、上下方向へ立てられた形態であり得る。

【0046】

また、後壁２１０ｂは、セルアセンブリー１００の後方をカバーするように構成され得る。例えば、後壁２１０ｂは、セルアセンブリー１００の後面の大きさより大きいサイズのプレート状であり得る。

【0047】

一方、遮断部材２４０は、複数のセルアセンブリー１００の少なくとも一部のセルアセンブリー１００で所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱が発生する場合、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリー１００へ移動することを遮断するように構成され得る。

【0048】

例えば、セルアセンブリー１００のうち、一部の二次電池１１０で発火または熱暴走が発生し得る。この際、二次電池１１０の内部成分が気化するか、またはガスが発生して高圧のガスと火炎が発生し得る。この際、遮断部材２４０は、モジュールハウジング２１０の内部で一部のセルアセンブリー１００から発生した高圧のガスまたは高温の熱が残りの他のセルアセンブリー１００へ移されることを遮断するように構成され得る。

【0049】

例えば、図４に示したように、バッテリーモジュール２００には、複数のセルアセンブリー１００の間に６個の遮断部材２４０が備えられ得る。

【0050】

したがって、本発明のこのような構成によると、複数のセルアセンブリー１００の少なくとも一部のセルアセンブリー１００で所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱が発生する場合、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリー１００へ移されることを遮断するように構成された遮断部材２４０を含むことで、他のセルアセンブリー１００への火事や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の安全性を高めることができる。

【0051】

一方、図１及び図３を参照すると、モジュールハウジング２１０は、外部空気Ａ１がモジュールハウジング２１０へ流通する流入口２１３及び排出口２１２が備えられ得る。流入口２１３は、外部空気Ａ１がモジュールハウジング２１０の内部へ流入できるように構成され得る。排出口２１２は、モジュールハウジング２１０の一部分に形成され、流入した空気Ａ１が外部へ排出されるように構成され得る。

【0052】

例えば、流入口２１３には、ブロワー（図示せず）が備えられ得る。ブロワーは、図１のＦ方向から見る場合、モジュールハウジング２１０の前端に搭載され、外部空気Ａ１がモジュールハウジング２１０の内部に投入されるように構成され得る。ブロワーは、電力を受けて回転するように構成された送風ファンを備え得る。

【0053】

さらに、モジュールハウジング２１０には、外部から流入した冷媒が空間内で移動するように構成された冷媒移動路２１１が備えられ得る。冷媒移動路２１１は、外部と連通するように前後方向へ長く延びた空間であり得る。冷媒移動路２１１は、セルアセンブリー１００の左右方向の一側または両側に備えられ得る。

【0054】

そして、冷媒移動路２１１は、セルアセンブリー１００の上部または下部とモジュールハウジング２１０との間の空間になり得る。即ち、バッテリーモジュール２００の内部に流入した外部空気Ａ１は、セルアセンブリー１００の上部または下部へ通過してセルアセンブリー１００の右方へ移動し、さらに、冷媒移動路２１１の後端に形成され、バッテリーモジュール２００の外部と連通するように穿孔された複数の排出口２１２から排出され得る。

【0055】

また、冷媒移動路２１１は、供給部２１１ａ、排出部２１１ｂ及び中間部２１１ｃを備え得る。具体的には、供給部２１１ａは、セルアセンブリー１００の左右方向の一側に位置し得る。例えば、供給部２１１ａは、Ｆ方向から見る場合、セルアセンブリー１００の左側に位置し得る。

【0056】

そして、排出部２１１ｂは、セルアセンブリー１００の左右方向の他側に位置し得る。例えば、排出部２１１ｂは、Ｆ方向から見る場合、セルアセンブリー１００の右側に位置し得る。排出部２１１ｂは、モジュールハウジング２１０の内部に流入した外部空気Ａ１が排出口２１２まで移動するように構成され得る。即ち、排出部２１１ｂは、排出口２１２と連通するように構成され得る。中間部２１１ｃは、セルアセンブリー１００の上部または下部において冷媒が左右方向へ流れるように構成され得る。

【0057】

図５は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成を概略的に示した斜視図である。図６は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材を概略的に示した分解斜視図である。そして、図７及び図８は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【0058】

図５～図８を参照すると、遮断部材２４０は、隔壁部２４２と、開閉部２４４と、を備え得る。具体的には、隔壁部２４２は、少なくとも一部が冷媒移動路２１１に位置し、冷媒である空気Ａ１が通過するように穿孔された開口Ｔ１が形成され得る。例えば、図６に示したように、一つの隔壁部２４２には、左右方向の両端部に各々開口Ｔ１が形成され得る。開口Ｔ１は、開閉部２４４が挿入されるように構成され得る。

【0059】

開閉部２４４は、開口Ｔ１の少なくとも一部を遮断するように所定の圧力以上のガスまたは所定の温度以上の熱によって移動するように構成され得る。例えば、図７及び図８に示した遮断部材２４０の開閉部２４４は、セルアセンブリー１００から所定の圧力以上の高圧ガスが発生する場合、ガス圧力によって開口Ｔ１の少なくとも一部を遮断するように移動し得る。

【0060】

より具体的には、開閉部２４４は、延長構造物２４４ａと、栓構造物２４４ｂと、を備え得る。延長構造物２４４ａは、開口Ｔ１内に位置し、両方向へ移動可能に両方向へ延び得る。延長構造物２４４ａには、開口Ｔ１の内面と密着するように延びた十字形のリブＲ１が備えられ得る。開口Ｔ１と十字形のリブＲ１との間には、空気Ａ１が流通する空間が形成され得る。これによって、火事が発生していない状況では、開閉部２４４が隔壁部２４２の開口Ｔ１に挿入されていても、開口Ｔ１と十字形のリブＲ１との間の空間を通して冷媒である空気Ａ１が流通可能である。

【0061】

栓構造物２４４ｂは、延長構造物２４４ａから延びた両端部に各々形成され、開口Ｔ１が位置する方向へ移動する場合、開口Ｔ１の少なくとも一部を遮断するように構成され得る。

【0062】

例えば、図５に示したように、開閉部２４４は、前後方向へ移動可能に前後方向へ延びた延長構造物２４４ａを備え得る。また、栓構造物２４４ｂは、延長構造物２４４ａの延長方向、即ち、前後方向の両端部に各々形成され得る。栓構造物２４４ｂは、開口Ｔ１と対応する形状の平面を有するプレート構造を有し得る。セルアセンブリー１００の火事や熱暴走の発生によって高圧のガスが発生する場合、栓構造物２４４ｂは、延長構造物２４４ａが開口Ｔ１に沿って一方向へ移動することで、栓構造物２４４ｂのプレート構造によって開口Ｔ１が密閉されるように構成され得る。

【0063】

したがって、本発明のこのような構成によると、遮断部材２４０は、少なくとも一部が冷媒移動路２１１に位置し、冷媒が通過するように穿孔された開口Ｔ１が形成された隔壁部２４２と、開口Ｔ１の少なくとも一部を遮断するように所定の圧力以上のガスによって移動するように構成された開閉部２４４と、を備えることで、発生したガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリー１００へ移動することを遮断できる。これによって、バッテリーモジュール２００の他のセルアセンブリー１００への火事や熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の安全性を向上させることができる。

【0064】

さらに、火事が発生していない状況では、複数のセルアセンブリー１００の冷却のために、冷媒Ａ１（空気）が流通するように、開閉部２４４の延長構造物２４４ａと隔壁部２４２の開口Ｔ１との間には所定の空間Ｓが形成されることで、遮断部材２４０によって複数のセルアセンブリー１００の冷却が難しくなることを防止できる。

【0065】

図９は、本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材を概略的に示した部分斜視図である。

【0066】

図５と共に図９を参照すると、本発明の他の一実施例による遮断部材２４０は、図７の遮断部材２４０の開閉部２４４の形状が異なり、残りの構成は同一であり得る。具体的には、図９の遮断部材２４０の開閉部２４４Ａは、延長構造物２４４ａの両端部に各々形成された栓構造物２４４ｂの形状が相違し得る。栓構造物２４４ｂは、その周縁部の少なくとも一部が開口Ｔ１が位置する方向へ曲げられた形態２４４ｂ２を有し得る。

【0067】

例えば、図９に示したように、延長構造物２４４ａを中心にして前端に備えられた栓構造物２４４ｂは、その周縁部が隔壁部２４２の開口Ｔ１に向かって（後方へ）曲げられた形態２４４ｂ２を有し得る。延長構造物２４４ａを中心にして後端に備えられた栓構造物２４４ｂは、その周縁部が隔壁部２４２の開口Ｔ１が位置する方向（前方）へ曲げられた形態２４４ｂ２を有し得る。

【0068】

例えば、栓構造物２４４ｂは、中空の半球状であり得る。即ち、栓構造物２４４ｂは、ボール（ｂｏｗｌ）形状であり得る。このような中空の半球状は、高圧のガスが発生する場合、そのガス圧力を効果的に受けることができる適切な形態であり得る。即ち、図７の栓構造物２４４ｂのプレート構造よりも圧力を受け得るガスの接触面積がさらに大きく、ガスと接触するとき、ガス圧力が分散しにくいため、ガス圧力によって開閉部２４４Ａを押し出す力を効果的に発生させることができる。

【0069】

したがって、本発明のこのような構成によると、栓構造物２４４ｂは、その周縁部の少なくとも一部が開口Ｔ１が位置する方向へ曲げられた形態２４４ｂ２を有することで、開閉部２４４Ａが開口Ｔ１をより円滑に移動できる。これによって、遮断部材２４０によって、他のセルアセンブリー１００への火事や熱暴走の伝播をより安定的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の安全性を高めることができる。

【0070】

図５及び図６をさらに参照すると、隔壁部２４２は、一部分が複数のセルアセンブリー１００の間に介在され得る。隔壁部２４２は、少なくとも一部がセルアセンブリー１００よりも突出した形態を有し得る。例えば、図５に示したように、７個のセルアセンブリー１００は前後方向へ配列され、７個セルアセンブリー１００の間々に隔壁部２４２が介在され得る。隔壁部２４２は、二つのセルアセンブリー１００の間に介在された部分以外の部分がセルアセンブリー１００よりも上下左右方向へさらに突出した形態を有し得る。

【0071】

例えば、隔壁部２４２は、防炎素材を含み得る。防炎素材は、例えば、雲母であり得る。

【0072】

したがって、本発明のこのような構成によると、隔壁部２４２は、一部が複数のセルアセンブリー１００の間に介在され、残りの部分の少なくとも一部がセルアセンブリー１００よりも突出した形態を有することで、複数のセルアセンブリー１００のうち一部のセルアセンブリー１００で火事や熱暴走が発生しても、隔壁部２４２によって、火事が発生したセルアセンブリー１００に隣接する他のセルアセンブリー１００へ直接的に火炎や高熱が伝達されることを防止できる。これによって、本発明のバッテリーモジュール２００は、火事や熱暴走の伝播を防止することができ、火事安全性を大幅向上させることができる。

【0073】

図１０及び図１１は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示す部分斜視図である。

【0074】

図１０及び図１１を参照すると、さらに他の一実施例による開閉部２４４Ｂは、開口Ｔ１の少なくとも一部を遮断するように所定の温度以上の熱によって一部が膨張するように構成され得る。即ち、開閉部２４４Ｂは、少なくとも一部が所定の温度以上で体積膨張して開口Ｔ１を密閉するように構成され得る。開閉部２４４Ｂは、火事や熱暴走が起こらない状態では、冷媒が流通するように隔壁部２４２の開口Ｔ１と所定の空間を有するように構成され得る。

【0075】

また、開閉部２４４Ｂは、所定の温度以上で体積膨張する体積膨張素材を含み得る。例えば、体積膨張素材は、３Ｍ社のＦｉｒｅ Ｂａｒｒｉｅｒ ＭＰＰ＋、Ｓｅｋｉｓｕｉ社のＦｉ－ＢｌｏｃｋまたはＮｅｏＧｒａｆ社のＧＲＡＦＧＵＡＲＤであり得る。体積膨張素材は、例えば、１５０～２５０℃で３～４０倍以上に体積膨張できる。この際、炭化層（Ｃｈａｒ ｌａｙｅｒ）が生成され得る。体積膨張素材は、例えば、１００倍以上に体積膨張が可能な片状黒鉛（Ｇｒａｐｈｉｔｅ Ｆｌａｋｅｓ）を含み得る。

【0076】

例えば、図１０に示したように、開閉部２４４Ｂは、上下方向へ延びたプレート２４４ｐ１と左右方向へ延びたプレート２４４ｐ２とが相互に結合した形態を有し得る。即ち、開閉部２４４Ｂは、十字形態のリブ構造２４４ｐを有し得る。リブ構造２４４ｐは、隔壁部２４２の開口Ｔ１の間に挿入されるように構成され得る。リブ構造２４４ｐと隔壁部２４２の開口Ｔ１との間は、冷媒が流通するように所定の空間が形成され得る。

【0077】

これに対し、複数のセルアセンブリー１００のうち少なくとも一部で火事や熱暴走によって高熱のガスが発生する場合、高熱のガスによって開閉部２４４Ｂは、体積膨張を起こして開口Ｔ１を密閉するように構成され得る。例えば、図１０及び図１１に示したように、開閉部２４４Ｂは、リブ構造２４４ｐが高熱のガスによって熱を受けて体積膨張することで、冷媒が流通する所定の空間を密閉できる。

【0078】

したがって、本発明のこのような構成によると、開閉部２４４Ｂは、少なくとも一部が所定の温度以上で体積膨張して開口Ｔ１を密閉するように構成されることで、発生した高熱のガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリー１００へ移動することを遮断できる。これによって、バッテリーモジュール２００の他のセルアセンブリー１００へ火事や熱暴走が伝播されることを効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の安全性を向上させることができる。

【0079】

図１２及び図１３は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材の作動を概略的に示した部分斜視図である。

【0080】

図１２及び図１３を参照すると、開閉部２４４Ｃはメッシュ構造２４４ｍを備え得る。メッシュ構造２４４ｍは、少なくとも一部に所定の温度以上で体積膨張してメッシュの穴が密閉されるように構成され得る。即ち、開閉部２４４Ｃのメッシュ構造２４４ｍは、火事や熱暴走が起こっていない状態では、メッシュの穴を通して冷媒（空気Ａ１）が流通可能である。一方、複数のセルアセンブリー１００のうち一部で火事や熱暴走が発生する場合、高熱ガスの影響でメッシュ構造２４４ｍのストリングが体積膨張してメッシュの穴を塞ぐように構成され得る。

【0081】

例えば、図１２及び図１３に示したように、遮断部材２４０の隔壁部２４２に形成された開口Ｔ１には、メッシュ構造２４４ｍを有する開閉部２４４Ｃが挿入され得る。平常時には、メッシュ構造２４４ｍのメッシュの穴を通して冷媒が流通可能である。一方、セルアセンブリー１００から高熱のガスや火炎が噴出される場合、メッシュ構造２４４ｍが体積膨張してメッシュの穴を閉塞し得る。

【0082】

したがって、本発明のこのような構成によると、開閉部２４４Ｃは、少なくとも一部に所定の温度以上で体積膨張してメッシュの穴が密閉するように構成されたメッシュ構造２４４ｍを備えることで、発生した高熱のガスまたは熱が、残りの他のセルアセンブリー１００へ移されることを遮断することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の他のセルアセンブリー１００へ火事や熱暴走が伝播されることを効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の安全性を高めることができる。

【0083】

図１４は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成である遮断部材を概略的に示した部分斜視図である。

【0084】

図１４を参照すると、さらに他の一実施例に他の開閉部２４４Ｄは、開口Ｔ１内に挿入されて位置し、中央が穿孔されたリング状であり得る。リング状の開閉部２４４Ｄは、開口Ｔ１の内面と密着するように構成され得る。開閉部２４４Ｄは、所定の温度以上で体積膨張して中央に穿孔された穴Ｔ２を密閉するように構成され得る。

【0085】

例えば、図１４に示したように、隔壁部２４２の左側部に前後方向へ穿孔された開口Ｔ１が形成され得る。開口Ｔ１には、中央が穿孔されたリング状の開閉部２４４Ｄが挿入され得る。開閉部２４４Ｄは、所定の温度以上に上昇する場合、穿孔された穴Ｔ２を密閉するように構成され得る。

【0086】

したがって、本発明のこのような構成によると、開閉部２４４Ｄは、開口Ｔ１内に挿入されて位置し、中央が穿孔されたリング状であることで、発生した高熱のガスまたは熱が残りの他のセルアセンブリー１００へ移動することを遮断することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の他のセルアセンブリー１００への火事や熱暴走を効果的に防止することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の安全性を高めることができる。

【0087】

図１５は、図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面図である。

【0088】

図１と共に図１５を参照すると、モジュールハウジング２１０の一部には、内部と外部とが流通するように開放された開放部２１５が形成され得る。モジュールハウジング２１０の外壁（右側壁）２１０ｆの開放部２１５には、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、外部に開放されるように構成されたベント部２１６が備えられ得る。即ち、ベント部２１６は、内部ガスが外部へ排出されるために本体の少なくとも一部分が溶融して流失するように構成され得る。例えば、ベント部２１６は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などを含み得る。

【0089】

ベント部２１６は、遮断部材２４０と隣接して形成され得る。即ち、遮断部材２４０によって冷媒移動路２１１へ流れる高熱のガスが遮断される場合、停滞した高熱のガスがベント部２１６によって排出されるように構成され得る。

【0090】

したがって、本発明のこのような構成によると、モジュールハウジング２１０の外壁２１０ｆの一部には、内部温度が所定の温度以上に上昇する場合、本体の少なくとも一部が溶融して開放されるように構成されたベント部２１６が備えられることで、遮断部材２４０によって冷媒移動路２１１から流れる高熱のガスが遮断される場合、遮断部材２４０によって停滞した高熱のガスがベント部２１６によって排出されることで他のセルアセンブリー１００への熱の伝播を最小化することができ、また、意図された方向へ高熱のガスを排出することができるので、より安全な対処が可能になる。

【0091】

図１６は、本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面である。

【0092】

図１６を参照すると、モジュールハウジング２１０Ａの一部には、内部と外部が流通するように開放された開放部２１５が形成され得る。開放部２１５には、ベント部２１６Ａが位置し得る。図１６のベント部２１６Ａは、図１５のベント部２１６と比較する場合、伝熱部材２１６ｂをさらに備え得る。伝熱部材２１６ｂには、所定の温度以上で溶融する素材２１６ａが挿入されるように構成された収容ホール２１６ｈが形成され得る。伝熱部材２１６ｂは、高熱のガスが収容ホール２１６ｈに挿入された所定の温度以上で溶融する素材２１６ａに熱を伝達するように構成され得る。例えば、伝熱部材２１６ｂは、熱伝導性が優秀なアルミニウム合金であり得る。

【0093】

例えば、図１６に示したように、モジュールハウジング２１０Ａの一部には、内部と外部が流通するように開放部２１５が形成され得、開放部２１５には、開放部２１５を密閉するように構成された伝熱部材２１６ｂが備えられ得る。伝熱部材２１６ｂには、１００℃以上で溶融する素材２１６ａが挿入されるように構成された収容ホール２１６ｈが複数個形成され得る。収容ホール２１６ｈには、低密度ポリエチレン素材２１６ａが満たされ得る。

【0094】

したがって、本発明のこのような構成によると、伝熱部材２１６ｂをさらに備え、伝熱部材２１６ｂには、所定の温度以上で溶融する素材２１６ａが挿入されるように構成された収容ホール２１６ｈが形成されることで、セルアセンブリー１００で発生した高熱のガスによって伝熱部材２１６ｂに熱が速やかに伝達され、伝達された熱が、収容ホール２１６ｈに備えられた所定の温度以上で溶融する素材２１６ａを溶かすことで、内部ガスを外部へベントできる。即ち、他の一実施例によるベント部２１６Ａは、伝熱部材２１６ｂを用いてベント部２１６Ａが溶ける時間を短縮できる。これによって、セルアセンブリー１００で発生した高熱のガスの排出時間を効果的に減少させることができる。

【0095】

図１７は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した部分断面図である。

【0096】

図１７を参照すると、さらに他の一実施例によるモジュールハウジング２１０Ｂのベント部２１６Ｂは、図１５のベント部２１６と比較する場合、本体の少なくとも一部を加熱するように構成された伝熱フィン２１８がさらに備えられ得る。伝熱フィン２１８は、熱伝導性が優秀なアルミニウム合金であり得る。伝熱フィン２１８は、ベント部２１６Ｂの所定の温度以上で溶融する素材に熱を効果的に伝達するように、ベント部２１６Ｂの本体に一部が挿入され得る。伝熱フィン２１８のヘッドは、高熱のガスとの接触面積が大きくなるよう、Ｔ字形態を有し得る。

【0097】

例えば、図１７に示したように、モジュールハウジング２１０Ｂの一部には、内部と外部が流通する開放部２１５が形成され得、開放部２１５には、開放部２１５を密閉するように構成されたベント部２１６Ｂが備えられ得る。ベント部２１６Ｂは、１００℃以上で溶融する素材を含み得る。ベント部２１６Ｂには、４個の伝熱フィン２１８が所定の間隔で離隔して本体に挿入され得る。

【0098】

したがって、本発明のこのような構成によると、セルアセンブリー１００で発生した高熱のガスによって伝熱フィン２１８に熱が迅速に伝達され、伝達された熱によってベント部２１６Ｂの所定の温度以上で溶融する素材が溶けることで、内部ガスを外部へベントできる。即ち、さらに他の一実施例によるベント部２１６Ｂは、伝熱フィン２１８によってベント部２１６Ｂが溶ける時間を短縮でき、セルアセンブリー１００で発生した高熱ガスの排出時間を効果的に短縮することができる。

【0099】

図１８は、本発明の一実施例による電力貯蔵装置を概略的に示す正面図である。

【0100】

図１８を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーラック５００は、バッテリーモジュール２００を少なくとも一つ含み、また、バッテリーモジュール２００を収容するラックケース５１０を含み得る。また、ラックケース５１０は、複数のバッテリーモジュール２００を上下方向へ積層された形態で収容するように構成され得る。ラックケース５１０の内部では、バッテリーモジュール２００の下面が水平面に平行するように搭載され得る。

【0101】

ここで、水平方向とは、バッテリーモジュール２００を地面に置いたとき、地面に平行する方向を意味し、上下方向に垂直する平面上の少なくとも一方向ともいえる。

【0102】

さらに、ラックケース５１０は、少なくとも一側が開放可能に構成され、開放された側面からバッテリーモジュール２００が内部空間へ入れられ得る。但し、ラックケース５１０は、このように開放された側面が閉鎖可能に構成されることも可能である。

【0103】

また、バッテリーラック５００は、ラックケース５１０の内部または外部にバッテリー管理装置３５０（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）などの他の構成要素をさらに含み得る。

【0104】

また、図１８を参照すると、本発明の一実施例による電力貯蔵装置６００は、バッテリーラック５００を少なくとも二つ含み得る。二つ以上のバッテリーラック５００は、一方向へ配列されるように配置され得る。例えば、図１８に示したように、電力貯蔵装置６００は、三つのバッテリーラック５００が一方向へ配列されるように構成され得る。

【0105】

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象と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ことは、当業者にとって自明である。

【0106】

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0107】

本発明は、バッテリーモジュールに関する。また、本発明は、バッテリーモジュールを含むバッテリーラックまたは大規模電力貯蔵装置関連産業に利用可能である。

【符号の説明】

【0108】

１００ セルアセンブリー
１１０ 二次電池
２００ バッテリーモジュール
２１０ モジュールハウジング
２１１ 冷媒移動路
２１１ａ 供給部
２１１ｂ 排出部
２１２ 排出口
２１３ 流入口
２１６ ベント部
２１８ 伝熱フィン
２４０ 遮断部材
２４２ 隔壁部
２４４ 開閉部
２４４ａ 延長構造物
２４４ｂ 栓構造物
２４４ｂ２ 折曲形態
２４４ｍ メッシュ構造
３５０ バッテリー管理装置
５００ バッテリーラック
５１０ ラックケース
６００ 電力貯蔵装置
Ｔ１ 開口
Ｔ２ 穴

【図1】

【図2】

【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】

【国際調査報告】