特表 2024-539616 バッテリーパック、及びこれを含む自動車

(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】2024-10-29

(54)【発明の名称】バッテリーパック、及びこれを含む自動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20241022BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20241022BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20241022BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20241022BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20241022BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20241022BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20241022BHJP

   H01M 50/383 20210101ALI20241022BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401F

H01M10/613

H01M10/6556

H01M10/647

H01M10/625

H01M50/342 201

H01M50/35 201

H01M50/383

H01M50/249

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024521863

(86)(22)【出願日】2023-07-10

(85)【翻訳文提出日】2024-04-10

(86)【国際出願番号】 KR2023009792

(87)【国際公開番号】W WO2024053839

(87)【国際公開日】2024-03-14

(31)【優先権主張番号】10-2022-0112577

(32)【優先日】2022-09-06

(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】ソン－ウォン・ソ

(72)【発明者】

【氏名】イン－ジェ・イ

(72)【発明者】

【氏名】セ－ユン・チュン

(72)【発明者】

【氏名】ムハンマド・ラシド

(72)【発明者】

【氏名】スン－テ・キム

(72)【発明者】

【氏名】ギュンター・タンネンベルガー

(72)【発明者】

【氏名】トーマス・ワッサーマン

(72)【発明者】

【氏名】ウーヴェ・ハラストージ

【テーマコード（参考）】

5H012

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012AA03

5H012BB08

5H012FF08

5H031AA09

5H031KK08

5H040AA37

5H040AS07

5H040AT04

5H040AY04

5H040AY08

5H040NN03

(57)【要約】

熱イベントが発生した場合でも構造的安定性を確保できるように構成されたバッテリーパック、及びこれを含む自動車が提供される。本発明の一態様によるバッテリーパックは、バッテリーセルと、前記バッテリーセルをセル収容部内に収容し、側面及び下部にそれぞれ前記セル収容部と連通する第１経路及び２つの層で構成された第２経路を含むベント経路を備えたパックハウジングと、前記パックハウジングの下部に備えられ、前記バッテリーセルから排出されて前記第２経路内に流入したベントガス又は火炎を冷却するように構成された冷却モジュールと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーセルと、
前記バッテリーセルをセル収容部内に収容し、側面及び下部にそれぞれ前記セル収容部と連通する第１経路及び２つの層で構成された第２経路を含むベント経路を備えたパックハウジングと、
前記パックハウジングの下部に備えられ、前記バッテリーセルから排出されて前記第２経路内に流入されたベントガス又は火炎を冷却するように構成された冷却モジュールと、を含むことを特徴とする、バッテリーパック。

【請求項2】

前記パックハウジングは、
前記パックハウジングの側面を構成し、流通孔を介して前記セル収容部と連通する前記第１経路を備えたサイドフレームと、
前記サイドフレームに連結され、前記パックハウジングの下部を構成し、ベント孔を介して前記セル収容部と連通する前記第２経路を備えたフロアフレームと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記第２経路は、
前記ベント孔を介して前記セル収容部と連通する上部経路と、
前記上部経路の下部に配置され、前記上部経路と連通する下部経路と、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記冷却モジュールは、
第１冷却部と、
前記フロアフレーム内で前記上部経路を挟んで前記第１冷却部の反対側に配置された第２冷却部と、を含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記下部経路は、
前記冷却モジュールの下部に配置されることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記バッテリーセルは、
少なくとも一側に前記ベント経路と対向する電極リードを備え、
前記ベント孔は、
前記フロアフレーム上で前記電極リードと対応する部分に形成されたことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記ベント孔の前記パックハウジングの前後方向の長さは、
前記上部経路の前記パックハウジングの前後方向の長さよりも短く構成されたことを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

前記パックハウジングは、
前記ベント孔のうちの一部から前記上部経路の内側方向に折り曲げられて形成された第１ガイド部と、
前記ベント孔のうちの残りの一部から前記下部経路の内側方向に折り曲げられて形成された第２ガイド部と、をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記パックハウジングは、
前記下部経路の一側面又は他側面のうち少なくとも一方に備えられ、前記火炎に含まれた粒子と衝突するように構成された流れ制限部をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

前記パックハウジングは、
前記第２経路内に備えられ、前記火炎に含まれた粒子をフィルタリングするように構成されたフィルタリング部をさらに含み、
前記フィルタリング部は、
前記上部経路及び前記下部経路内で、前記冷却モジュールを取り囲むように構成されたことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記バッテリーセルは複数備えられ、前記セル収容部は複数備えられ、
前記複数のバッテリーセルは、
前記複数のセル収容部内にそれぞれ収容され、
前記パックハウジングは、
両側が前記サイドフレームに連結され、前記バッテリーセルの前面及び後面に密着して前記複数のセル収容部の間を互いに密閉するように構成された複数の隔壁をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも１つ以上含むことを特徴とする、自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２２年９月６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１１２５７７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。

【0002】

本発明は、バッテリーパック、及びこれを含む自動車に関し、より詳しくは、熱イベントが発生した場合でも構造的安定性を確保できるように構成されたバッテリーパック、及びこれを含む自動車に関する。

【背景技術】

【0003】

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。これらのうちでも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ないため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利点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。また、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、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、及び電極組立体を電解液とともに封止して収納する外装材を備える。

【0005】

一方、リチウム二次電池は、電池ケースの形状によって、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とに分類される。また、缶型二次電池は、また金属缶の形状によって円筒型電池と角型電池とに分類される。

【0006】

ここで、パウチ型二次電池のパウチは、下部シートと、これを覆う上部シートとに大きく分けられる。このとき、パウチには、正極及び負極とセパレーターが積層巻取されて形成された電極組立体が収納される。また、前記電極組立体を収納した後、上部シートと下部シートの縁部を熱融着などによってシールする。また、各電極から引き出された電極タブが電極リードに結合し、前記電極リードには、シール部と接触した部分に絶縁フィルムを付加することができる。

【0007】

このように、パウチ型二次電池は、様々な形態で構成できる柔軟性を有することができる。また、パウチ型二次電池は、より小さな体積と質量で同じ容量の二次電池を実現できるという利点がある。

【0008】

このような前記リチウム二次電池は、高電圧及び高電流を提供できるように、複数のバッテリーセルをそれ自体又はカートリッジなどに装着した状態で重畳及び積層して密集構造にした後、これを電気的に接続したバッテリーモジュールやバッテリーパックとして用いられている。

【0009】

このようなバッテリーパックの構成において、代表的に重要な問題の１つは安全性である。特に、バッテリーパックに含まれた複数のバッテリーセルのうち、いずれかのバッテリーセルで熱イベントが発生した場合、このようなイベントが他のバッテリー内に伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）することを抑制する必要がある。

【0010】

バッテリーセル間の熱伝播が適切に抑制されない場合、これは、バッテリーパックに含まれた他のバッテリーセルの熱イベントにつながり、バッテリーパックの発火や爆発など、より大きな問題を引き起こす可能性がある。さらに、バッテリーパックで発生した発火や爆発は、周辺の人や物に重大な被害を与える可能性がある。よって、このようなバッテリーパックの場合、上述した熱イベントを適切に制御できる構成が求められる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、熱イベントが発生した場合でも構造的安定性を確保できるように構成されたバッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供することをその目的とする。

【0012】

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、言及されていないまた他の課題は、以下に記載された発明の説明から当業者であれば明確に理解できるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様によるバッテリーパックは、バッテリーセルと、前記バッテリーセルをセル収容部内に収容し、側面及び下部にそれぞれ前記セル収容部と連通する第１経路及び２つの層で構成された第２経路を含むベント経路を備えたパックハウジングと、前記パックハウジングの下部に備えられ、前記バッテリーセルから排出されて前記第２経路内に流入したベントガス又は火炎を冷却するように構成された冷却モジュールと、を含む。

【0014】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記パックハウジングの側面を構成し、流通孔を介して前記セル収容部と連通する前記第１経路を備えたサイドフレームと、前記サイドフレームに連結され、前記パックハウジングの下部を構成し、ベント孔を介して前記セル収容部と連通する前記第２経路を備えたフロアフレームと、を含むことができる。

【0015】

一実施形態において、前記第２経路は、前記ベント孔を介して前記セル収容部と連通する上部経路と、前記上部経路の下部に配置され、前記上部経路と連通する下部経路と、を含むことができる。

【0016】

一実施形態において、前記冷却モジュールは、第１冷却部と、前記フロアフレーム内で前記上部経路を挟んで前記第１冷却部の反対側に配置された第２冷却部と、を含むことができる。

【0017】

一実施形態において、前記下部経路は、前記冷却モジュールの下部に配置され得る。

【0018】

一実施形態において、前記バッテリーセルは、少なくとも一側に前記ベント経路と対向する電極リードを備え、前記ベント孔は、前記フロアフレーム上で前記電極リードと対応する部分に形成され得る。

【0019】

一実施形態において、前記ベント孔の前記パックハウジングの前後方向の長さは、前記上部経路の前記パックハウジングの前後方向の長さよりも短く構成され得る。

【0020】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記ベント孔のうちの一部から前記上部経路の内側方向に折り曲げられて形成された第１ガイド部と、前記ベント孔のうちの残りの一部から前記下部経路の内側方向に折り曲げられて形成された第２ガイド部と、をさらに含むことができる。

【0021】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記下部経路の一側面又は他側面のうち少なくとも一方に備えられ、前記火炎に含まれた粒子と衝突するように構成された流れ制限部をさらに含むことができる。

【0022】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記第２経路内に備えられ、前記火炎に含まれた粒子をフィルタリングするように構成されたフィルタリング部をさらに含み、前記フィルタリング部は、前記上部経路及び前記下部経路内で、前記冷却モジュールを取り囲むように構成され得る。

【0023】

一実施形態において、前記バッテリーセルは複数備えられ、前記セル収容部は複数備えられ、前記複数のバッテリーセルは、前記複数のセル収容部内にそれぞれ収容され、前記パックハウジングは、両側が前記サイドフレームに連結され、前記バッテリーセルの前面及び後面に密着して前記複数のセル収容部の間を互いに密閉するように構成された複数の隔壁をさらに含むことができる。

【0024】

また、本発明の他の態様による自動車は、上述のような本発明の一態様によるバッテリーパックを少なくとも１つ以上含む。

【発明の効果】

【0025】

本発明のこのような実施形態によると、ベントガス及び／又は火炎の流れを一定の方向に誘導することができる。これによって、バッテリーセル間における熱暴走や火炎の伝播を防止して、複数のバッテリーセルの同時発火を最小化又は防止することができる。

【0026】

また、本発明のこのような実施形態によると、ベント経路をパックハウジングの側面及び下部にそれぞれ構成することで、直進性の強いベントガス及び／又は火炎の流れを一次的にパックハウジングの側面に誘導し、残りのベントガス及び／又は火炎の流れをパックハウジングの下部側に誘導して冷却することができる。これによって、高温のベントガス及び／又は火炎がパックハウジングの外部に急激に排出されることを最小化又は防止することができる。

【0027】

また、本発明のこのような実施形態によると、ベント経路の第２経路が２つの層で構成されるため、ベントガス及び／又は火炎の流れをより弱めるとともに、ベントガス及び／又は火炎の冷却効果を最大化することができる。

【0028】

また、本発明のこのような実施形態によると、パックハウジングの下部でベントガス及び／又は火炎を冷却できるため、バッテリーパックの上部側に位置する運転席側にベントガス及び／又は火炎が向かうことを最小化又は防止することができる。

【0029】

その他にも、本発明の種々の実施形態によって、他の様々な追加の効果を達成することができる。このような本発明の様々な効果については各実施形態で詳しく説明するか、当業者が容易に理解できる効果についてはその説明を省略する。

【0030】

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】

【0031】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示す図。

【図2】図１のバッテリーパックの詳細構造を説明するための図。

【図3】図１のバッテリーパックの分解斜視図。

【図4】図１のバッテリーパックに備えられたバッテリーセルを示す図。

【図5】図１のバッテリーパックに備えられたパックハウジングの一部を示す図。

【図6】図１のバッテリーパックのＡ－Ａ’方向の断面図。

【図7】図１のバッテリーパックのＢ－Ｂ’方向の断面図。

【図8】本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいて、バッテリーセルの熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される状態を示す図。

【図9】本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいて、バッテリーセルの熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される状態を示す図。

【図10】本発明の第２実施形態によるバッテリーパックを示す図。

【図11】本発明の第２実施形態によるバッテリーパックを示す図。

【図12】本発明の第３実施形態によるバッテリーパックを示す図。

【図13】本発明の第４実施形態によるバッテリーパックを示す図。

【図14】本発明の第４実施形態によるバッテリーパックを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0032】

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、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、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じた意味及び概念で解釈されるものである。

【0033】

したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最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表すものではないため、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されたい。

【0034】

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０を示す図であり、図２は、図１のバッテリーパック１０の詳細構造を説明するための図であり、図３は、図１のバッテリーパック１０の分解斜視図であり、図４は、図１のバッテリーパック１０に備えられたバッテリーセル１００を示す図である。

【0035】

本発明の実施形態において、図面に示されたＸ軸方向は、後述するバッテリーパック１０の前後方向、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と水平面（ＸＹ平面）上で垂直なバッテリーパック１０の左右方向、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向の両方にに対して垂直な上下方向を意味し得る。

【0036】

図１から図４を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、バッテリーセル１００及びパックハウジング２００を含むことができる。

【0037】

前記バッテリーセル１００は二次電池を意味し得る。このようなバッテリーセル１００は、パウチ型電池セル、円筒型電池セル又は角型電池セルとして設けられ得る。一例として、バッテリーセル１００はパウチ型電池セルであり得る。また、バッテリーセル１００の少なくとも一側（Ｙ軸方向）には、電極リード１１０を備えることができる。

【0038】

一方、前記バッテリーセル１００は、２つ以上備えられてセルアセンブリＣを構成することもできる。このとき、バッテリーセル１００は、一方向（例：Ｘ軸方向）に積層されてセルアセンブリＣを構成することができる。

【0039】

前記パックハウジング２００は、バッテリーセル１００を内部に収容するように構成され得る。このためにパックハウジング２００には、セル収容部Ｓを形成することができる。前記セル収容部Ｓは空の空間として、少なくとも１つのバッテリーセル１００を内部に収容可能な形状に備えられ得る。具体的に、セル収容部Ｓは、後述する隔壁Ｗによりバッテリーセル１００を内部に収容可能な形状に備えられ得る。一方、パックハウジング２００は、耐熱性及び剛性の強い材料を含むことができる。

【0040】

具体的に、パックハウジング２００は、サイドフレーム２１０、フロアフレーム２２０及び上部カバー２３０を含むことができる。

【0041】

前記サイドフレーム２１０は、パックハウジング２００の側面を構成することができる。一例として、サイドフレーム２１０は、パックハウジング２００の前後方向（Ｘ軸方向）における側面、及びパックハウジング２００の左右方向（Ｙ軸方向）における側面を構成することができる。

【0042】

前記フロアフレーム２２０は、パックハウジング２００の下部を構成し、サイドフレーム２１０の下部に連結され得る。

【0043】

前記上部カバー２３０は、サイドフレーム２１０の上部に結合し、パックハウジング２００内部に収容されたバッテリーセル１００の上側をカバーすることができる。このとき、上部カバー２３０の下部には熱伝達物質（図示せず）を備えることもできる。

【0044】

図５は、図１のバッテリーパック１０に備えられたパックハウジング２００の一部を示す図であり、図６は、図１のバッテリーパック１０のＡ－Ａ’方向の断面図（詳しくは、図６は図１のバッテリーパック１０をＡ－Ａ’線を基準としてＸＺ平面に対して断面処理して示す図である）であり、図７は、図１のバッテリーパック１０のＢ－Ｂ’方向の断面図（詳しくは、図７は、図１のバッテリーパック１０をＢ－Ｂ’線を基準としてＹＺ平面に対して断面処理して示す図である）である。

【0045】

図５から図７を参照すると、パックハウジング２００は、ベント経路Ｐを備えることができる。

【0046】

前記ベント経路Ｐは、パックハウジング２００の側面及び下部にそれぞれセル収容部Ｓと連通する第１経路Ｐ１及び第２経路Ｐ２を含むことができる。すなわち、前記第１経路Ｐ１は、サイドフレーム２１０に構成されてセル収容部Ｓと連通することができる。

【0047】

また、前記第２経路Ｐ２は、フロアフレーム２２０に構成されてセル収容部Ｓと連通することができる。このとき、第２経路Ｐ２は、フロアフレーム２２０内で、上下方向に２つの層で構成され得る。

【0048】

また、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、冷却モジュール３００をさらに含むことができる。

【0049】

前記冷却モジュール３００は、パックハウジング２００の下部（フロアフレーム２２０）に備えられ得る。一例として、冷却モジュール３００はヒートシンクであり得る。

【0050】

一般のバッテリーパックでは、特定のバッテリーセルで熱暴走現象のようなイベントが発生する場合がある。この場合、特定のバッテリーセルから高温及び高圧のベントガスが発生する場合があり、このようなベントガスが酸素と接触すると、バッテリーパックの内部又は外部で火炎が発生する可能性がある。

【0051】

また、１つのバッテリーセルで発生した火炎は、１つのバッテリーセルと隣接する他のバッテリーセルに伝播する危険性が高く、これによって複数のバッテリーセルの同時発火が発生する可能性がある。

【0052】

本発明のバッテリーパック１０は、上述のパックハウジング２００のベント経路Ｐ及び冷却モジュール３００を備えることで、上記の問題を解決することができる。具体的に、ベント経路Ｐは、ベントガス及び／又は火炎のパックハウジング２００の外部への排出をガイドするように構成され得る。すなわち、ベント経路Ｐは、バッテリーセル１００から排出されたベントガス及び／又は火炎がパックハウジング２００の外部に排出されるように流動空間を提供することができる。

【0053】

具体的に、第１経路Ｐ１は、サイドフレーム２１０に備えられ、バッテリーセル１００の電極リード１１０とパックハウジング２００の左右方向（Ｙ軸方向）に対向するように構成され得る。このように第１経路Ｐ１は、電極リード１１０と対向するように構成され得るため、第１経路Ｐ１には、バッテリーセル１００の熱暴走時に直進性の強いベントガス及び／又は火炎が一次的に流入し得る。このように第１経路Ｐ１を通ってサイドフレーム２１０の内部に流入したベントガス及び／又は火炎は、サイドフレーム２１０の内部面に衝突することでその流れが弱くなり得る。一例として、火炎は粒子を含むことができる。前記粒子は、バッテリーセル１００から排出された高温の活物質粒子やスパーク（ｓｐａｒｋ）などであり、発火源となり得る。

【0054】

また、冷却モジュール３００は、バッテリーセル１００から排出され、第２経路Ｐ２内に流入したベントガス及び／又は火炎を冷却するように構成され得る。

【0055】

具体的に、フロアフレーム２２０に備えられた第２経路Ｐ２には、バッテリーセル１００から排出されたベントガス及び／又は火炎のうち、第１経路Ｐ１に流入したベントガス及び／又は火炎を除いた残りのベントガス及び／又は火炎が流入し得る。このように、第２経路Ｐ２内に流入したベントガス及び／又は火炎は、冷却モジュール３００によって冷却され、第２経路Ｐ２内で流動することでその流れが弱くなり得る。

【0056】

このとき、第２経路Ｐ２は、上述したように、フロアフレーム２２０内から上下方向に２つの層で構成され得る。よって、第２経路Ｐ２内に流入したベントガス及び／又は火炎は、第２経路Ｐ２の第１層から第２層に流動するか、又は第２経路Ｐ２の第２層から第１層に流動することでその流れがより弱くなり得る。また、ベントガス及び／又は火炎は、２つの層で流動することで冷却モジュール３００との接触時間がより増加し得る。

【0057】

一方、詳しく示されてはいないが、サイドフレーム２１０は排出口を含むことができる。このような排出口は、第１経路Ｐ１と連通してベントガス及び／又は火炎をパックハウジング２００の外部に排出できるように構成され得る。また、フロアフレーム２２０は排出口を含むことができる。このような排出口は、第２経路Ｐ２と連通してベントガス及び／又は火炎をパックハウジング２００の外部に排出できるように構成され得る。

【0058】

本発明のこのような実施形態によると、ベントガス及び／又は火炎の流れを一定の方向に誘導することができる。これによって、バッテリーセル１００間における熱暴走や火炎の伝播を防止することで、複数のバッテリーセル１００の同時発火を最小化又は防止することができる。

【0059】

また、本発明のこのような実施形態によると、ベント経路Ｐをパックハウジング２００の側面及び下部にそれぞれ構成することで、直進性の強いベントガス及び／又は火炎の流れを一次的にパックハウジング２００の側面に誘導し、残りのベントガス及び／又は火炎の流れをパックハウジング２００の下部側に誘導して冷却することができる。これによって、高温のベントガス及び／又は火炎がパックハウジング２００の外部に急激に排出されることを最小化又は防止することができる。

【0060】

また、本発明のこのような実施形態によると、ベント経路Ｐの第２経路Ｐ２が２つの層で構成されるため、ベントガス及び／又は火炎の流れをより弱めるとともに、ベントガス及び／又は火炎の冷却効果を最大化することができる。

【0061】

また、本発明のこのような実施形態によると、パックハウジング２００の下部でベントガス及び／又は火炎を冷却できるため、バッテリーパック１０の上部側に位置する運転席側にベントガス及び／又は火炎が向かうことを最小化又は防止することができる。

【0062】

図３、図５から図７を再び参照すると、上述のサイドフレーム２１０は流通孔２１２を含むことができる。このとき、第１経路Ｐ１は、前記流通孔２１２を介してセル収容部Ｓと連通することができる。すなわち、第１経路Ｐ１には、バッテリーセル１００が収容されたセル収容部Ｓの両側に対応する流通孔２１２を通って、ベントガス及び／又は火炎が迅速に流入し得る。

【0063】

また、上述のフロアフレーム２２０はベント孔２２２を含むことができる。このとき、第２経路Ｐ２は、ベント孔２２２を介してセル収容部Ｓと連通することができる。すなわち、第２経路Ｐ２には、バッテリーセル１００が収容されたセル収容部Ｓの下部側に対応するベント孔２２２を通って、ベントガス及び／又は火炎が迅速に流入し得る。このとき、ベントガス及び／又は火炎は、ベント孔２２２を通って２つの層で構成された第２経路Ｐ２内に流入し得る。

【0064】

このような実施形態によると、より安定にベントガス及び／又は火炎の流れをベント経路Ｐにガイドすることで、複数のバッテリーセル１００の同時発火を最小化又は防止することができる。

【0065】

図６及び図７を参照すると、第２経路Ｐ２は、上部経路Ｐ２ａ及び下部経路Ｐ２ｂを含むことができる。

【0066】

前記上部経路Ｐ２ａは、ベント孔２２２を介してセル収容部Ｓと連通することができる。

【0067】

前記下部経路Ｐ２ｂは、上部経路Ｐ２ａの下部に配置され、上部経路Ｐ２ａと連通することができる。

【0068】

具体的に、上部経路Ｐ２ａは、パックハウジング２００の左右方向（Ｙ軸方向）に沿って延びて構成され得る。また、下部経路Ｐ２ｂは、パックハウジング２００の左右方向に沿って延びて構成され得る。すなわち、上部経路Ｐ２ａ及び下部経路Ｐ２ｂは、フロアフレーム２２０内で上下方向に連通する形態で第２経路Ｐ２の上部と下部を構成することができる。

【0069】

これによって、ベント孔２２２を通って第２経路Ｐ２内に流入したベントガス及び／又は火炎は、上部経路Ｐ２ａ内で流動することもでき、上部経路Ｐ２ａと連通する下部経路Ｐ２ｂに流動して下部経路Ｐ２ｂ内で流動することもできる。また、下部経路Ｐ２ｂ内で流動するベントガス及び／又は火炎は、上部経路Ｐ２ａにまた流動して上部経路Ｐ２ａ内で流動することもできる。また、上部経路Ｐ２ａ内におけるベントガス及び／又は火炎の流動方向は、下部経路Ｐ２ｂ内におけるベントガス及び／又は火炎の流動方向とは、パックハウジング２００の左右方向（Ｙ軸方向）から見るとき、同一方向又は反対方向であり得る。

【0070】

このような実施形態によると、２つの経路内におけるベントガス及び／又は火炎の流動を通じてベントガス及び／又は火炎の流れをより弱めるとともに、冷却モジュール３００とベントガス及び／又は火炎の接触時間を増加させるこよによって、ベントガス及び／又は火炎の冷却効果を最大化することができる。

【0071】

また、第２経路Ｐ２が２つの経路で構成されるため、ベント孔２２２を通ってセル収容部Ｓ内にベントガス及び／又は火炎が逆流入することを制限することができる。

【0072】

図６を再び参照すると、前記冷却モジュール３００は、第１冷却部３１０及び第２冷却部３２０を含むことができる。

【0073】

前記第１冷却部３１０はヒートシンクであり得る。

【0074】

前記第２冷却部３２０は、フロアフレーム２２０内で上部経路Ｐ２ａを挟んで第１冷却部３１０の反対側に配置され得る。すなわち、第１冷却部３１０及び第２冷却部３２０は、パックハウジング２００の前後方向（Ｘ軸方向）から見るとき、上部経路Ｐ２ａを挟んでフロアフレーム２２０内に配置され得る。

【0075】

これによって、第２経路Ｐ２内に流入した高温のベントガス及び／又は火炎の一部は、第１冷却部３１０と第２冷却部３２０との間で冷却が行われ得る。

【0076】

このような実施形態によると、冷却モジュール３００による高温のベントガス及び／又は火炎の冷却効率を向上させることができる。

【0077】

図６及び図７を再び参照すると、前記第２経路Ｐ２の下部経路Ｐ２ｂは、冷却モジュール３００の下部に配置され得る。

【0078】

すなわち、第１冷却部３１０と第２冷却部３２０との間の上部経路Ｐ２ａで冷却されたベントガス及び／又は火炎は、上部経路Ｐ２ａと連通する下部経路Ｐ２ｂでさらに冷却することができる。このとき、下部経路Ｐ２ｂは、第１冷却部３１０及び第２冷却部３２０の下部に位置し得る。

【0079】

このような実施形態によると、冷却モジュール３００の下部でもベントガス及び／又は火炎の冷却が行われ得るため、冷却モジュール３００とベントガス及び／又は火炎の接触時間を増加させるこよによって、ベントガス及び／又は火炎の冷却効果をより最大化することができる。

【0080】

図５から図７を再び参照すると、バッテリーセル１００の電極リード１１０は、ベント経路Ｐと対向するように構成され得る。具体的に、電極リード１１０は、第１経路Ｐ１とパックハウジング２００の左右方向（Ｙ軸方向）に対向するように構成され得る。また、電極リード１１０は、第２経路Ｐ２と上下方向（Ｚ軸方向）に対向するように構成され得る。

【0081】

このとき、ベント孔２２２は、フロアフレーム２２０上で電極リード１１０と対応する部分に形成され得る。

【0082】

すなわち、本実施形態によると、ベント孔２２２がフロアフレーム２２０上でバッテリーセル１００の下部全体に対応する領域に形成されるのではなく、狭い面積、特にフロアフレーム２２０の左右方向（Ｙ軸方向）の両側にのみ形成され得る（図３を参照）。

【0083】

これによって、バッテリーセル１００の熱暴走時に直進性の強いベントガス及び／又は火炎の大部分は、第１経路Ｐ１を通って流入し得る。また、第１経路Ｐ１に流入されなかったベントガス及び／又は火炎は、セル収容部Ｓに比べて相対的に狭い面積を有するベント孔２２２を通って第２経路Ｐ２内に流入されることでその流れが弱くなり得る。さらに、セル収容部Ｓに比べて相対的に狭い面積を有するベント孔２２２を通って第２経路Ｐ２内に流入したベントガス及び／又は火炎が、またセル収容部Ｓ側に逆流入することを制限することができる。

【0084】

また、ベントガス及び／又は火炎がフロアフレーム２２０の左右方向の両側を通って第２経路Ｐ２内に流入するため、第２経路Ｐ２内で冷却モジュール３００によって高温のベントガス及び／又は火炎が冷却される時間が増加し得る。

【0085】

このような実施形態によると、ベントガス及び／又は火炎の流れを確実に弱めることができるとともに、高温のベントガス及び／又は火炎の冷却時間を増加させることができる。これによって、高温のベントガス及び／又は火炎がパックハウジング２００の外部に急激に排出されることをより確実に最小化又は防止することができる。

【0086】

図６を再び参照すると、ベント孔２２２のパックハウジング２００の前後方向（Ｘ軸方向）における長さは、上部経路Ｐ２ａのパックハウジング２００の前後方向の長さよりも短く構成され得る。

【0087】

すなわち、ベント孔２２２の面積は、これに対応する上部経路Ｐ２ａの水平面（ＸＹ平面）上での面積よりも小さく構成され得る。これによって、ベントガス及び／又は火炎がベント孔２２２を通過する場合、上部経路Ｐ２ａ内におけるベントガス及び／又は火炎の流動速度は、セル収容部Ｓ内におけるベントガス及び／又は火炎の流動速度よりも遅くなり得る。

【0088】

このような実施形態によると、上部経路Ｐ２ａ内に流入したベントガス及び／又は火炎の流れをより確実に弱めることができるため、冷却モジュール３００による高温のベントガス及び／又は火炎の冷却時間をより増加させることができる。

【0089】

さらに、上部経路Ｐ２ａ内に流入したベントガス及び／又は火炎の流れが弱まるため、上部経路Ｐ２ａと連通する下部経路Ｐ２ｂ内におけるベントガス及び／又は火炎の流れも弱まり得る。

【0090】

図８及び図９は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０において、バッテリーセル１００の熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される状態を示す図である。このとき、図８及び図９で後述するベントガス及び火炎は、それぞれ参照符号「Ｖ」及び「Ｆ」と表記する。

【0091】

図２、図３、図８及び図９を参照すると、前記バッテリーセル１００は複数備えられ得る。また、セル収容部Ｓは、複数備えられ得る。このとき、複数のセル収容部Ｓは、それぞれ独立して構成され得る。

【0092】

このとき、複数のバッテリーセル１００は、複数のセル収容部Ｓ内にそれぞれ収容され得る。一方、セル収容部Ｓは、バッテリーセル１００が２つ以上備えられたセルアセンブリＣを収容することもできる。

【0093】

また、パックハウジング２００は、複数の隔壁Ｗを含むことができる。このような前記隔壁Ｗは、両側がサイドフレーム２１０に連結され得る。このとき、隔壁Ｗの左右方向（Ｙ軸方向）の両端は、サイドフレーム２１０のうち、パックハウジング２００の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されたサイドフレーム２１０に結合することができる。また、隔壁Ｗは、サイドフレーム２１０の高さに対応するように上下方向に延びて形成され得る。また、隔壁Ｗの下側にはフロアフレーム２２０が結合することができ、隔壁Ｗの上側には上部カバー２３０が結合することができる。

【0094】

また、隔壁Ｗは、パックハウジング２００の前後方向（Ｘ軸方向）から見るとき、バッテリーセル１００の前面及び後面に密着して複数のセル収容部Ｓの間を互いに密閉することができる。一方、それぞれのセル収容部Ｓ内にセルアセンブリＣが収容される場合、隔壁Ｗは、セルアセンブリＣの前面及び後面に密着することもできる。

【0095】

このとき、サイドフレーム２１０の流通孔２１２及びフロアフレーム２２０のベント孔２２２は、それぞれのセル収容部Ｓに対応するように構成され得る。

【0096】

このような構成によると、隣接するバッテリーセル１００間の同時発火をより確実に抑制できるのみならず、バッテリーセル１００をパックハウジング２００内でコンパクトに配置することができる。

【0097】

また、隔壁Ｗが隣接するセル収容部Ｓの間を密閉し、隔壁Ｗにバッテリーセル１００が密着するため、より安定に流通孔２１２及びベント孔２２２を介するベント経路Ｐ内へのベントガス及び／又は火炎の流入をガイドすることができる。

【0098】

図１０及び図１１は、本発明の第２実施形態によるバッテリーパック１２を示す図である。このとき、図１０及び図１１で後述するベントガス及び火炎は、それぞれ参照符号「Ｖ」及び「Ｆ」と表記する。

【0099】

本実施形態によるバッテリーパック１２は、上記の実施形態の前記バッテリーパック１０と類似するため、上記の実施形態と実質的に同一又は類似の構成については重複する説明を省略し、以下では上記の実施形態との相違点を中心に検討する。

【0100】

図１０及び図１１を参照すると、前記バッテリーパック１２において、パックハウジング２００は、第１ガイド部Ｇ１及び第２ガイド部Ｇ２をさらに含むことができる。

【0101】

図１０におけるように、前記第１ガイド部Ｇ１は、ベント孔２２２の一部から上部経路Ｐ２ａの内側方向に折り曲げられて形成され得る。具体的に、第１ガイド部Ｇ１の一端は、ベント孔２２２でサイドフレーム２１０に近い部分に結合することができる。また、第１ガイド部Ｇ１は、ベント孔２２２に結合された一端から上部経路Ｐ２ａの内側方向に折り曲げられて形成され得る。

【0102】

図１１におけるように、前記第２ガイド部Ｇ２は、ベント孔２２２の残りの一部から下部経路Ｐ２ｂの内側方向に折り曲げられて形成され得る。具体的に、第２ガイド部Ｇ２の一端は、ベント孔２２２でサイドフレーム２１０に近い部分に結合することができる。また、第２ガイド部Ｇ２は、ベント孔２２２に結合された一端から下部経路Ｐ２ｂの内側方向に折り曲げられ、その他端が下部経路Ｐ２ｂの下部面に結合することができる。

【0103】

このような第１ガイド部Ｇ１及び第２ガイド部Ｇ２は、ベント孔２２２を通って第２経路Ｐ２に流入したベントガス及び／又は火炎の流れにさらに方向性を付与することができる。すなわち、ベント孔２２２を通って流入したベントガス及び／又は火炎は、第１ガイド部Ｇ１又は第２ガイド部Ｇ２によって流れがガイドされ、より確実に第２経路Ｐ２の内側に流動することができる。

【0104】

さらに、ベント孔２２２を通って流入したベントガス及び／又は火炎の一部は、第１ガイド部Ｇ１によって上部経路Ｐ２ａに直接的にその流れが誘導され、残りのベントガス及び／又は火炎は、第２ガイド部Ｇ２によって下部経路Ｐ２ｂに直接的にその流れが誘導され得る。このとき、第１ガイド部Ｇ１によって上部経路Ｐ２ａに流れが一次的に誘導されたベントガス及び／又は火炎は、二次的に下部経路Ｐ２ｂに流動することができる。また、第２ガイド部Ｇ２によって下部経路Ｐ２ｂに流れが一次的に誘導されたベントガス及び／又は火炎は、二次的に上部経路Ｐ２ａに流動することができる。

【0105】

このような実施形態によって、第２経路Ｐ２内におけるベントガス及び／又は火炎の流動方向を多様化することで、第２経路Ｐ２内における火炎の流れをより弱めることができるとともに、ベントガス及び／又は火炎と冷却モジュール３００との接触時間をより増加させることができる。

【0106】

本実施形態によるバッテリーパック１２によると、より安定にベントガス及び／又は火炎の流れをガイドすることでその流れを弱めることができるとともに、冷却モジュール３００によって高温のベントガス及び／又は火炎をより確実に冷却することができる。

【0107】

図１２は、本発明の第３実施形態によるバッテリーパック１４を示す図である。このとき、図１２で後述する火炎は参照符号「Ｆ」と表記する。

【0108】

本実施形態によるバッテリーパック１４は、上記の実施形態の前記バッテリーパック１０と類似するため、上記の実施形態と実質的に同一又は類似の構成については重複する説明を省略し、以下では上記の実施形態との相違点を中心に検討する。

【0109】

図１２を参照すると、前記バッテリーパック１４において、パックハウジング２００は流れ制限部Ｔをさらに含むことができる。

【0110】

前記流れ制限部Ｔは、下部経路Ｐ２ｂの一側面（Ｘ軸方向の一側面）又は他側面（Ｘ軸方向の他側面）の少なくとも一面に備えられ得る。具体的に、流れ制限部Ｔは、下部経路Ｐ２ｂのＸ軸方向の内側面の少なくとも一面に備えられ、突起状に少なくとも１つ以上備えられ得る。

【0111】

このような流れ制限部Ｔは、バッテリーセル１００から排出された火炎に含まれた粒子と衝突するように構成され得る。

【0112】

すなわち、ベント孔２２２を通って上部経路Ｐ２ａ内に流入した火炎は、上部経路Ｐ２ａ内で流動することで一次的にその流れが弱くなり得る。また、上部経路Ｐ２ａ内に流入した火炎は、冷却モジュール３００によって一次的に冷却することができる。このように上部経路Ｐ２ａ内で一次的にその流れが弱まった火炎は、下部経路Ｐ２ｂ内で流れ制限部Ｔの構成を通じて二次的にその流れをより弱めることができる。

【0113】

本実施形態によるバッテリーパック１４によると、バッテリーセル１００から排出された火炎が突起状の流れ制限部Ｔに衝突し得るため、第２経路Ｐ２内における火炎の流れをより弱めることができる。これによって、第２経路Ｐ２内における火炎の残留時間を増加させ、冷却モジュール３００による火炎の冷却時間を増加させることができる。

【0114】

また、火炎に含まれた粒子が流れ制限部Ｔによって第２経路Ｐ２内に残留するようにすることで、パックハウジング２００の外部への発火源の排出をより最小化することができる。

【0115】

図１３及び図１４は、本発明の第４実施形態によるバッテリーパック１６を示す図である。このとき、図１３及び図１４で後述する火炎は参照符号「Ｆ」と表記する。また、図１４で後述する粒子は参照符号「Ｉ」と表記する。

【0116】

本実施形態によるバッテリーパック１６は、上記の実施形態の前記バッテリーパック１０と類似するため、上記の実施形態と実質的に同一又は類似の構成については重複する説明を省略し、以下では上記の実施形態との相違点を中心に検討する。

【0117】

図１３及び図１４を参照すると、前記バッテリーパック１６において、パックハウジング２００は、フィルタリング部Ｍをさらに含むことができる。このとき、図１４は、図１３のフィルタリング部Ｍで火炎に含まれた粒子がフィルタリングされた後、火炎が冷却モジュール３００によって冷却される状態を概略的に示す図である。

【0118】

前記フィルタリング部Ｍは、第２経路Ｐ２内に備えられ、火炎に含まれた粒子をフィルタリングするように構成され得る。また、フィルタリング部Ｍは、冷却モジュール３００と対向するように構成され得る。一例として、フィルタリング部Ｍは、複数の微細孔が形成されたメッシュ状に構成され得る。

【0119】

具体的に、フィルタリング部Ｍは、パックハウジング２００の前後方向（Ｘ軸方向）に第１冷却部３１０及び第２冷却部３２０のそれぞれと対向するように一対で構成され得る。

【0120】

より詳しくは、フィルタリング部Ｍは、上部経路Ｐ２ａ及び下部経路Ｐ２ｂ内で、冷却モジュール３００を取り囲むように構成され得る。すなわち、フィルタリング部Ｍは、上部経路Ｐ２ａ及び下部経路Ｐ２ｂ内で第１冷却部３１０又は第２冷却部３２０と対向し、第１冷却部３１０又は第２冷却部３２０を取り囲むように構成され得る。

【0121】

このようなフィルタリング部Ｍは、図１３及び図１４に示されたように、一次的に火炎に含まれた粒子をフィルタリングすることができる。また、フィルタリング部Ｍによって大きな粒子が濾過された火炎は、二次的に冷却モジュール３００によって冷却することができる。

【0122】

本実施形態によるバッテリーパック１６によると、フィルタリング部Ｍによる火炎の粒子フィルタリング及び冷却モジュール３００による火炎の冷却が順に行われるため、冷却モジュール３００による火炎の冷却効果をより向上させることができる。

【0123】

また、フィルタリング部Ｍを介して火炎に含まれた粒子をフィルタリングすることで、パックハウジング２００の外部への発火源の排出をより最小化することができる。

【0124】

一方、本発明によるバッテリーパック１０、１２、１４、１６は、電気自動車のような自動車に適用することができる。すなわち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック１０、１２、１４、１６を少なくとも１つ以上含むことができる。

【0125】

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、本発明はこれによって限定されず、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であれば、本発明の技術的な思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【0126】

一方、本発明で上、下、左、右、前、後などの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上のものであり、対象となる物体の位置や観察者の位置などによって変わり得ることは本発明の当業者に自明である。

【符号の説明】

【0127】

１０ バッテリーパック
１２ バッテリーパック
１４ バッテリーパック
１６ バッテリーパック
１００ バッテリーセル
１１０ 電極リード
２００ パックハウジング
２１０ サイドフレーム
２１２ 流通孔
２２０ フロアフレーム
２２２ ベント孔
２３０ 上部カバー
３００ 冷却モジュール
３１０ 第１冷却部
３２０ 第２冷却部
Ｃ セルアセンブリ
Ｇ１ 第１ガイド部
Ｇ２ 第２ガイド部
Ｍ フィルタリング部
Ｐ ベント経路
Ｐ１ 第１経路
Ｐ２ 第２経路
Ｐ２ａ 上部経路
Ｐ２ｂ 下部経路
Ｓ セル収容部
Ｔ 制限部
Ｗ 隔壁

【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】