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特表2022-550824熱暴走現象の発生時に冷却水をバッテリーモジュールの内部に投入可能な構造を有するバッテリーパック、及びそれを含むエネルギー貯蔵システム
(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】2022-12-05
(54)【発明の名称】熱暴走現象の発生時に冷却水をバッテリーモジュールの内部に投入可能な構造を有するバッテリーパック、及びそれを含むエネルギー貯蔵システム
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20221128BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20221128BHJP
H01M 10/6567 20140101ALI20221128BHJP
H01M 10/6561 20140101ALI20221128BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401H
H01M50/204 401D
H01M10/613
H01M10/6567
H01M10/6561
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022520273
(86)(22)【出願日】2021-01-04
(85)【翻訳文提出日】2022-03-31
(86)【国際出願番号】 KR2021000032
(87)【国際公開番号】W WO2021177585
(87)【国際公開日】2021-09-10
(31)【優先権主張番号】10-2020-0027903
(32)【優先日】2020-03-05
(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】ジン－キュ・イ
【テーマコード（参考）】
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H031KK08
5H040AA28
5H040AA37
5H040AS01
5H040AY04
(57)【要約】
本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、パックハウジングと、パックハウジング内に積層された複数のバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールに連結され、冷却水を貯蔵する水槽と、水槽に連結されるメイン管、メイン管とそれぞれのバッテリーモジュールとの間を連結する複数の供給管、及び複数の供給管のうち最上端に位置する供給管よりも上部地点と最下端に位置する供給管よりも下部地点とでメイン管に連結されるバイパス管を含む冷却水管と、パックハウジング内に設けられ、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも一部で発生した熱暴走現象を感知する少なくとも一つのセンサと、センサによって熱暴走現象が感知されれば、冷却水管を通して冷却水をバッテリーモジュールに流す制御信号を出力するコントローラと、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パックハウジングと、前記パックハウジング内に積層された複数のバッテリーモジュールと、
前記複数のバッテリーモジュールに連結され、冷却水を貯蔵する水槽と、
前記水槽に連結されるメイン管、前記メイン管とそれぞれのバッテリーモジュールとの間を連結する複数の供給管、及び前記複数の供給管のうち最上端に位置する供給管よりも上部地点と最下端に位置する供給管よりも下部地点とで前記メイン管に連結されるバイパス管を含む冷却水管と、
前記パックハウジング内に設けられ、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも一部で発生した熱暴走現象を感知する少なくとも一つのセンサと、
前記センサによって熱暴走現象が感知された場合に、前記冷却水管を通して冷却水を前記バッテリーモジュールに流す制御信号を出力するコントローラと、
を含むバッテリーパック。
【請求項2】
前記バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルが積層されて形成されたセル積層体を収容するモジュールハウジングと、
前記セル積層体の積層方向の一側で前記モジュールハウジングを貫通して形成される空気入口と、
前記セル積層体の積層方向の他側で前記モジュールハウジングを貫通して形成される空気出口と、
を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項3】
前記バッテリーモジュールは、前記空気入口及び空気出口の内側に配置され、前記バッテリーモジュール内に流れ込んだ冷却水との接触によって膨張して前記空気入口及び空気出口を閉鎖する膨張パッドを含む、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項4】
前記バッテリーモジュールは、前記セル積層体の幅方向の一側及び他側にそれぞれ取り付けられる一対のバスバーフレームを含む、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項5】
前記空気入口及び空気出口は、前記バスバーフレームとモジュールハウジングとの間に形成される空いた空間に対応する位置に形成される、請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項6】
前記供給管は、前記セル積層体の積層方向の一側または他側から前記モジュールハウジングを貫通して前記バスバーフレームとモジュールハウジングとの間に形成される空いた空間と連通する、請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項7】
前記バッテリーパックは、前記供給管内に設けられる複数のバルブを含み、前記複数のバルブは、それぞれ、前記複数のバッテリーモジュールと隣接して設けられ、前記複数のバッテリーモジュールに流れ込む冷却水の流れを個別的に許容または遮断する、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項8】
前記センサは、前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれに設けられる、請求項７に記載のバッテリーパック。
【請求項9】
前記コントローラは、前記複数のバルブのうち、前記センサによって熱暴走現象が感知されたバッテリーモジュールと隣接して設けられたバルブを開放させる制御信号を出力する、請求項８に記載のバッテリーパック。
【請求項10】
前記バッテリーパックは、前記供給管内に設けられる遮断膜を含む、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項11】
前記遮断膜は、基準温度以上で破断する、請求項１０に記載のバッテリーパック。
【請求項12】
請求項１から１１のうちいずれか一項に記載のバッテリーパックを複数個含む、エネルギー貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱暴走現象が発生したとき、冷却水をバッテリーモジュールの内部に投入可能な構造を有するバッテリーパック及びそれを含むＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、エネルギー貯蔵システム）に関し、より具体的には、バッテリーパックを構成する複数のバッテリーモジュールのうち、二つ以上のバッテリーモジュールで熱暴走現象の発生危険が感知される場合、問題が発生したバッテリーモジュールの内部に冷却水を効率的に投入することで、熱暴走現象が隣接したバッテリーモジュールに拡散することを防止できる構造を有するバッテリーパック、及びそれを含むＥＳＳに関する。
【0002】
本出願は、２０２０年３月５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００２７９０３号に基づく優先権を主張し、当該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】
複数のバッテリーセルを含む形態のバッテリーモジュールにおいて、一部のバッテリーセルで短絡が発生するなどの異常によって温度が上昇し続け、バッテリーセルの温度が臨界温度を超えるようになれば、熱暴走現象が発生する。このように一部のバッテリーセルで熱暴走現象が発生すれば、安全性の問題が生じることになる。
【0004】
一部のバッテリーセルで生じた熱暴走現象によって火炎などが発生すれば、これは隣接したバッテリーセルの温度を急激に上昇させ、これにより短時間で隣接したセルへと熱暴走現象が広がるおそれがある。
【0005】
結局、一部のバッテリーセルで発生した熱暴走現象に迅速に対処できないと、バッテリーセルよりも大きい容量の電池単位であるバッテリーモジュールやバッテリーパックの発火及び爆発などの災害につながり、これは財産的な被害だけでなく、安全性の問題までも引き起こすことになる。
【0006】
したがって、バッテリーモジュールの内部にある一部のバッテリーセルで熱暴走現象による火炎が発生する場合、バッテリーモジュール内部の温度を迅速に下げて火炎がさらに広がることを防止することが大事である。
【0007】
さらに、空冷式構造を採択しているバッテリーモジュールの場合、空気流路が存在するため、バッテリーモジュール内部の温度を下げて火炎を鎮火しようとして冷却水を投入しても、冷却水が内部に溜まらずに漏れてしまう。したがって、熱暴走現象が発生したバッテリーモジュールの内部に冷却水を投入したとき、このような空気流路を遮断可能な構造を有するバッテリーパック構造の開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールの内部にある一部のバッテリーセルで熱暴走現象による火炎が発生した場合、バッテリーモジュール内部の温度を迅速に下げて火炎がさらに広がることを防止することを目的とする。
【0009】
本発明が解決しようとする技術的課題は上記の課題に制限されず、その他の課題は下記の発明の説明から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーパックは、パックハウジングと、パックハウジング内に積層された複数のバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールに連結され、冷却水を貯蔵する水槽と、水槽に連結されるメイン管、メイン管とそれぞれのバッテリーモジュールとの間を連結する複数の供給管、及び複数の供給管のうち最上端に位置する供給管よりも上部地点と最下端に位置する供給管よりも下部地点とでメイン管に連結されるバイパス管を含む冷却水管と、パックハウジング内に設けられ、複数のバッテリーモジュールのうち少なくとも一部で発生した熱暴走現象を感知する少なくとも一つのセンサと、センサによって熱暴走現象が感知された場合に、冷却水管を通して冷却水をバッテリーモジュールに流す制御信号を出力するコントローラと、を含む。
【0011】
バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルが積層されて形成されたセル積層体を収容するモジュールハウジングと、セル積層体の積層方向の一側でモジュールハウジングを貫通して形成される空気入口（ａｉｒ ｉｎｌｅｔ）と、セル積層体の積層方向の他側でモジュールハウジングを貫通して形成される空気出口（ａｉｒ ｏｕｔｌｅｔ）と、を含み得る。
【0012】
バッテリーモジュールは、空気入口及び空気出口の内側に配置され、バッテリーモジュール内に流れ込んだ冷却水との接触によって膨張して空気入口及び空気出口を閉鎖する膨張パッドを含み得る。
【0013】
バッテリーモジュールは、セル積層体の幅方向の一側及び他側にそれぞれ取り付けられる一対のバスバーフレームを含み得る。
【0014】
空気入口及び空気出口は、バスバーフレームとモジュールハウジングとの間に形成される空いた空間に対応する位置に形成され得る。
【0015】
供給管は、セル積層体の積層方向の一側または他側からモジュールハウジングを貫通してバスバーフレームとモジュールハウジングとの間に形成される空いた空間と連通し得る。
【0016】
バッテリーパックは、供給管内に設けられる複数のバルブを含み、複数のバルブは、それぞれ、複数のバッテリーモジュールと隣接して設けられ、複数のバッテリーモジュールに流れ込む冷却水の流れを個別的に許容または遮断し得る。
【0017】
センサは、複数のバッテリーモジュールのそれぞれに設けられ得る。
【0018】
コントローラは、複数のバルブのうち、センサによって熱暴走現象が感知されたバッテリーモジュールと隣接して設けられたバルブを開放させる制御信号を出力し得る。
【0019】
バッテリーパックは、供給管内に設けられる遮断膜を含み得る。
【0020】
遮断膜は、基準温度以上で破断し得る。
【0021】
一方、本発明の他の一態様によるエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）は、本発明の一態様によるバッテリーパックを複数個含む。
【発明の効果】
【0022】
本発明の一態様によれば、バッテリーモジュールの内部にある一部のバッテリーセルで熱暴走現象による火炎が発生した場合、バッテリーモジュール内部の温度を迅速に下げて火炎がさらに広がることを防止することができる。
【0023】
また、本発明の一態様によれば、空冷式バッテリーモジュールを含むバッテリーパックにおいて、熱暴走現象が発生したバッテリーモジュールの内部に冷却水を投入したとき、冷却のための空気流路を遮断して冷却水がバッテリーモジュールの内部に溜まることができる構造を適用することで、効果的に熱暴走現象の伝播を防止することができる。
【0024】
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形態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ものであるため、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】
【0025】
【図1】本発明の一実施形態によるＥＳＳを示した図である。
【図2】本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいて、水槽とバッテリーモジュールとの間の連結構造及び水槽とコントローラとの関係を説明するための図である。
【図3】本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいて、センサとコントローラと水槽との関係を説明するための図である。
【図4】本発明の一実施形態によるバッテリーパックに適用されるバッテリーモジュールを示した斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態によるバッテリーパックに適用されるバッテリーモジュールを示した斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態によるバッテリーパックに適用されるバッテリーモジュールの内部構造を示した図である。
【図7】本発明に適用される冷却水管の具体的な構造を示した図である。
【図8】本発明に適用される冷却水管の具体的な構造を示した図である。
【図9】本発明に適用される冷却水管の具体的な構造を示した図である。
【図10】本発明に適用される冷却水管の具体的な構造を示した図である。
【図11】本発明に適用される冷却水管の具体的な構造を示した図である。
【図12】本発明の一実施形態によるバッテリーパックに適用される膨張パッドを示した図である。
【図13】バルブが適用された本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示した図である。
【図14】熱によって開放される遮断膜が適用された本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求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。したがって、本明細書に記載された実施形態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形態に過ぎず、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。
【0027】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、エネルギー貯蔵システム）は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００を複数個含む。
【0028】
【0029】
パックハウジング１１０は、バッテリーパック１００の外観を定義する略直方体状のフレームであって、その内部に複数のバッテリーモジュール１２０、水槽１３０、コントローラ１４０、冷却水管１５０及びセンサ１６０が設けられ得る空間を形成する。
【0030】
バッテリーモジュール１２０は、複数個備えられ、複数のバッテリーモジュール１２０は、パックハウジング１１０内で上下に積層されて一つのモジュール積層体を構成する。バッテリーモジュール１２０の具体的な構造については、図４～図６を参照して詳しく後述する。
【0031】
水槽１３０は、パックハウジング１１０内に備えられ、バッテリーモジュール１２０の熱暴走現象の発生時にバッテリーモジュール１２０に供給される冷却水が貯蔵される。水槽１３０は、迅速且つ円滑な冷却水の供給のため、モジュール積層体の上部に配置され得る。この場合、別途の冷却水ポンプを用いなくても、自由落下及び冷却水の水圧によって冷却水を迅速にバッテリーモジュール１２０に供給できる。勿論、より迅速且つ円滑に冷却水を供給するため、水槽１３０に別途の冷却水ポンプが適用されてもよく、この場合、冷却水ポンプの圧力が十分であれば、水槽１３０はモジュール積層体と同じ高さに配置されるか又はそれよりも低い位置に配置されてもよい。
【0032】
コントローラ１４０は、センサ１６０及び水槽１３０と接続され、センサ１６０のセンシング信号に応じて水槽１３０を開放させる制御信号及び／または冷却水ポンプを作動させる制御信号を出力し得る。また、コントローラ１４０は、このような機能の外にも、バッテリーモジュール１２０のそれぞれと接続されて充／放電を管理するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、バッテリー管理システム）としての機能をさらに果たし得る。
【0033】
コントローラ１４０は、複数のバッテリーモジュール１２０のうち少なくとも一つで発生した熱暴走現象によって、バッテリーパック１００の内部でガスが感知されるか又は基準値以上の温度上昇が感知される場合、水槽１３０を開放させる制御信号を出力することで、冷却水がバッテリーモジュール１２０に供給されるようにする。
【0034】
コントローラ１４０の制御信号によって水槽１３０が開放される場合、冷却水は上部に位置するバッテリーモジュール１２０から下部に位置するバッテリーモジュール１２０へと順次に供給される。したがって、バッテリーモジュール１２０内部の火炎の鎮火及びバッテリーモジュール１２０の冷却が行われ、これにより熱暴走現象がバッテリーパック１００の全体に拡散することを防止することができる。
【0035】
冷却水管１５０は、水槽１３０とバッテリーモジュール１２０との間を連結し、水槽１３０から供給される冷却水をバッテリーモジュール１２０に移送する通路として機能する。このような機能を果たすため、冷却水管１５０の一端は水槽と連結され、他端はバッテリーモジュール１２０の個数だけ分岐して複数のバッテリーモジュール１２０にそれぞれ連結される。冷却水管１５０の具体的な構造については、図７～図１１を参照して詳しく後述する。
【0036】
センサ１６０は、上述したように、複数のバッテリーモジュール１２０のうち少なくとも一部で熱暴走現象が発生する場合、温度の上昇及び／またはガスの噴出を感知して感知信号をコントローラ１４０に伝送する。このような機能を果たすため、センサ１６０は、温度センサまたはガス感知センサであり得、温度センサとガス感知センサとを組み合わせた形態であってもよい。
【0037】
センサ１６０は、バッテリーパック１００内部の温度上昇またはガス発生を感知するため、パックハウジング１１０の内部に設けられる。センサ１６０は、バッテリーモジュール１２０の温度及び／またはバッテリーモジュール１２０から発生するガスを迅速にセンシングするため、複数のバッテリーモジュール１２０の内側または外側にそれぞれ取り付けられ得る。
【0038】
【0039】
図４～図６及び図１２を参照すると、バッテリーモジュール１２０は、複数のバッテリーセル１２１、バスバーフレーム１２２、モジュールハウジング１２３、空気入口１２４及び空気出口１２５を含む形態で具現され得る。また、図１２を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１２０は、膨張パッド１２６をさらに含み得る。
【0040】
バッテリーセル１２１は、複数個備えられ、複数のバッテリーセル１２１は積層されて一つのセル積層体を構成する。バッテリーセル１２１としては、例えばパウチ型バッテリーセルが適用され得る。バッテリーセル１２１は、長手方向の両側にそれぞれ引き出される一対の電極リード１２１ａを備える。
【0041】
バスバーフレーム１２２は、一対で備えられ、それぞれのバスバーフレーム１２２は、セル積層体の幅方向の一側及び他側を覆う。バッテリーセル１２１の電極リード１２１ａは、バスバーフレーム１２２に形成されたスリットを通して引き出され、折り曲げられてバスバーフレーム１２２上に溶接などによって固定される。すなわち、複数のバッテリーセル１２１同士はバスバーフレーム１２２によって電気的に接続され得る。
【0042】
モジュールハウジング１２３は、略直方体状を有し、内部にセル積層体を収容する。モジュールハウジング１２３の長手方向の一面及び他面には空気入口１２４及び空気出口１２５が形成される。
【0043】
空気入口１２４は、セル積層体の積層方向の一側、すなわちバッテリーモジュール１２０の長手方向の一側に形成され、モジュールハウジング１２３を貫通する孔状で形成される。空気出口１２５は、セル積層体の積層方向の他側、すなわちバッテリーモジュール１２０の長手方向の他側に形成され、モジュールハウジング１２３を貫通する孔状で形成される。
【0044】
空気入口１２４と空気出口１２５とは、バッテリーモジュール１２０の長手方向に沿って対角線上の反対側に位置する。
【0045】
一方、バスバーフレーム１２２とモジュールハウジング１２３との間には空いた空間が形成される。すなわち、モジュールハウジング１２３の六つの面のうちバッテリーセル１２１の長手方向の一側及び他側に対面する面とバスバーフレーム１２２との間にはバッテリーセル１２１の冷却のための空気が流動可能な空いた空間が形成される。該空いた空間は、バッテリーモジュール１２０の幅方向の両側にそれぞれ形成される。
【0046】
空気入口１２４はバッテリーモジュール１２０の幅方向の一側に形成される空いた空間に対応する位置に形成され、空気出口１２５はバッテリーモジュール１２０の幅方向の他側に形成される空いた空間に対応する位置に形成される。
【0047】
バッテリーモジュール１２０において、空気入口１２４を通って内部に流れ込んだ空気は、バッテリーモジュール１２０の幅方向の一側に形成された空いた空間からバッテリーモジュール１２０の幅方向の他側に形成された空いた空間に移動しながらバッテリーセル１２１を冷却させた後、空気出口１２５から流れ出る。すなわち、バッテリーモジュール１２０は空冷式バッテリーモジュールに該当する。
【0048】
図１２を参照すると、膨張パッド１２６は、空気入口１２４及び空気出口１２５の内側に配置され、空気入口１２４及び空気出口１２５の開放面積よりも小さいサイズを有する。膨張パッド１２６は、バッテリーモジュール１２０の正常な使用状態では空気入口１２４及び空気出口１２５を通る空気の流れを円滑にするため、空気入口１２４及び空気出口１２５の開放面積に対比して約３０％未満のサイズを有することが望ましい。
【0049】
膨張パッド１２６は、バッテリーモジュール１２０の内部に流れ込んだ冷却水と接触することで膨張して空気入口１２４及び空気出口１２５を閉鎖する。膨張パッド１２６は、水分を吸収したとき非常に大きい膨張率を示す樹脂を含み、十分な量の水分が提供される場合、初期の体積に比べて少なくとも約２倍以上体積が増加する樹脂を含む。膨張パッド１２６に用いられる樹脂としては、例えばポリエステル短繊維（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｓｔａｐｌｅ ｆｉｂｅｒ）が挙げられる。
【0050】
膨張パッド１２６の適用により、少なくとも一部のバッテリーモジュール１２０で熱暴走現象が発生してバッテリーモジュール１２０の内部に冷却水が流れ込む場合、空気入口１２４及び空気出口１２５は閉鎖される。このように空気入口１２４及び空気出口１２５が閉鎖されると、バッテリーモジュール１２０の内部に流れ込んだ冷却水が外部に流れずにバッテリーモジュール１２０の内部に溜まることで、バッテリーモジュール１２０で発生した熱暴走現象を迅速に解消することができる。
【0051】
【0052】
図２、図６とともに図７～図１１を参照すると、冷却水管１５０は、メイン管１５１、複数の供給管１５２及びバイパス管１５３を含む。また、冷却水管１５０は、少なくとも一つのサブバイパス管１５４をさらに含み得る。
【0053】
メイン管１５１は、水槽１３０と直接連結される。メイン管１５１は、水槽１３０からモジュール積層体の積層方向に沿って下方に延びた形態を有する。
【0054】
複数の供給管１５２は、メイン管１５１から分岐してバッテリーモジュール１２０同士の間を連結する。供給管１５２は、バッテリーモジュール１２０の個数と同じ個数で備えられる。供給管１５２は、セル積層体の積層方向の一側または他側からモジュールハウジング１２３を貫通してバスバーフレーム１２２とモジュールハウジング１２３との間に形成される空いた空間と連通する。すなわち、供給管１５２は、モジュールハウジング１２３の六つの面のうち、空気入口１２４が形成された面または空気出口１２５が形成された面と同じ面を貫通して挿入され得る。
【0055】
したがって、供給管１５２を通ってバッテリーモジュール１２０の内部に流れ込んだ冷却水は、図４及び図５に示されたように、バッテリーモジュール１２０の幅方向の一側に形成された空いた空間からバッテリーモジュール１２０の幅方向の他側に形成された空いた空間側に流れてバッテリーモジュール１２０の内部に満たされる。
【0056】
バイパス管１５３は、メイン管１５１と連結される。バイパス管１５３は、メイン管１５１の長手方向の一側と他側との間を連結する。すなわち、バイパス管１５３とメイン管１５１とは二つの地点で連結される。第１連結地点はモジュール積層体の積層方向に沿って最上端に位置する供給管１５２よりも上部に位置し、第２連結地点はモジュール積層体の積層方向に沿って最下端に位置する供給管１５２よりも下部に位置する。バイパス管１５３によって、本発明によるバッテリーパック１００は、モジュール積層体の上部及び下部から同時に冷却水を供給可能であるため、複数のバッテリーモジュール１２０に対する冷却水供給量がばらつくことを最小化することができる。
【0057】
一方、サブバイパス管１５４は、バイパス管１５３の両端の間でバイパス管１５３とメイン管１５１とを連結する。複数の供給管１５２を上部から下部に向かう方向に沿って複数の供給管グループに分け、それぞれのグループに少なくとも二つ以上の供給管１５２が含まれるようにしたとき、サブバイパス管１５４は互いに隣接した供給管グループの間毎に連結され得る。
【0058】
図８を参照すると、上部から下部に向かう方向に沿って六つの供給管１５２を一つの供給管グループに分け、二つの供給管グループ同士の間にサブバイパス管１５４が連結される形態が示されている。
【0059】
図９を参照すると、上部から下部に向かう方向に沿って四つの供給管１５２を一つの供給管グループに分けて三つの供給管グループを形成し、互いに隣接した供給管グループ同士の間毎にサブバイパス管１５４が連結される形態が示されている。
【0060】
図１０を参照すると、上部から下部に向かう方向に沿って三つの供給管１５２を一つの供給管グループに分けて四つの供給管グループを形成し、互いに隣接した供給管グループ同士の間毎にサブバイパス管１５４が連結される形態が示されている。
【0061】
図１１を参照すると、上部から下部に向かう方向に沿って２個の供給管１５２を一つの供給管グループに分けて六つの供給管グループを形成し、互いに隣接した供給管グループ同士の間毎にサブバイパス管１５４が連結される形態が示されている。
【0062】
図８～図１１に示された例示は、それぞれの供給管グループが同じ個数の供給管１５２からなる場合のみを示しているが、本発明はここに限定されず、それぞれの供給管グループに相異なる個数の供給管１５２が含まれている場合も含まれる。
【0063】
以下、図１３を参照して、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを説明する。
【0064】
本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、上述した本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００と比べて、供給管１５２内にバルブ１７０が設けられている点で異なるだけで、他の構成要素は実質的に同一である。
【0065】
したがって、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの説明においては、バルブ１７０について重点的に説明し、上述した実施形態と重なる説明は省略する。
【0066】
バルブ１７０は、バッテリーモジュール１２０の個数ほど複数個が備えられ、それぞれのバルブ１７０は複数のバッテリーモジュール１２０と隣接して設けられて複数のバッテリーモジュール１２０に流れ込む冷却水の流れを個別的に許容または遮断する。
【0067】
このように、複数のバルブ１７０を独立的に動作させるため、センサ１６０は、それぞれのバッテリーモジュール１２０毎に少なくとも一つ以上備えられ得る。このようにセンサ１６０がそれぞれのバッテリーモジュール１２０毎に備えられる場合、熱暴走現象が発生した一部のバッテリーモジュール１２０のみに冷却水を投入することが可能になる。
【0068】
すなわち、コントローラ１４０は、一部のセンサ１６０から感知信号を受信すれば、感知信号を送出したセンサ１６０が取り付けられたバッテリーモジュール１２０で熱暴走現象が発生したと判断し、複数のバルブ１７０のうち熱暴走現象が発生したバッテリーモジュール１２０に隣接して設けられたバルブ１７０を開放して冷却水を投入する。
【0069】
【0070】
本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックは、上述した本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１００と比べて、供給管１５２内にバルブ１７０が設けられる代わりに遮断膜１８０が設けられている点で異なるだけで、他の構成要素は実質的に同一である。
【0071】
したがって、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの説明においては、遮断膜１８０について重点的に説明し、上述した実施形態と重なる説明は省略する。
【0072】
遮断膜１８０は、複数の供給管１５２の内部にそれぞれ設けられ、バッテリーパック１００及びＥＳＳの正常な使用状態ではバッテリーモジュール１２０に冷却水が供給されることを遮断する。遮断膜１８０は、バッテリーモジュール１２０の温度が上昇して基準温度以上になったときに破断して、供給管１５２を通してバッテリーモジュール１２０の内部に冷却水が供給されるようにする。
【0073】
遮断膜１８０は、樹脂フィルムからなり得、バッテリーモジュール１２０に含まれたバッテリーセル１２１の容量及び個数などを考慮してその厚さ及び具体的な材質が決定され得る。
【0074】
上述したように、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーモジュール１２０に熱暴走現象が発生する場合、バッテリーモジュール１２０の内部に冷却水を投入することで、熱暴走現象が隣接したバッテリーモジュール１２０に拡散することを防止することができる。特に、本発明によるバッテリーパックは、バイパス管１５３を適用することで、複数のバッテリーモジュール１２０で熱暴走現象が発生した場合、それぞれのバッテリーモジュール１２０に均等に冷却水を供給でき、これにより水槽１３０から相対的に遠く離れているバッテリーモジュール１２０に対する冷却力が弱くならないようにする。また、本発明によるバッテリーパックは、空冷式バッテリーモジュール１２０に冷却水が投入された場合、冷却水が内部に満たされるように空気入口１２４及び空気出口１２５を閉鎖可能な構造を有することで、より効果的に熱暴走現象の拡散を防止することができる。
【0075】
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ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。
【符号の説明】
【0076】
１００ バッテリーパック
１１０ パックハウジング
１２０ バッテリーモジュール
１２１ バッテリーセル
１２１ａ 電極リード
１２２ バスバーフレーム
１２３ モジュールハウジング
１２４ 空気入口
１２５ 空気出口
１２６ 膨張パッド
１３０ 水槽
１４０ コントローラ
１５０ 冷却水管
１５１ メイン管
１５２ 供給管
１５３ バイパス管
１５４ サブバイパス管
１６０ センサ
１７０ バルブ
１８０ 遮断膜
１１０ パックハウジング
１２０ バッテリーモジュール
１２１ バッテリーセル
１２１ａ 電極リード
１２２ バスバーフレーム
１２３ モジュールハウジング
１２４ 空気入口
１２５ 空気出口
１２６ 膨張パッド
１３０ 水槽
１４０ コントローラ
１５０ 冷却水管
１５１ メイン管
１５２ 供給管
１５３ バイパス管
１５４ サブバイパス管
１６０ センサ
１７０ バルブ
１８０ 遮断膜
【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】
【国際調査報告】