特表 2024-539661 バッテリーモジュール、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】バッテリーモジュール、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 50/342 20210101AFI20241022BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20241022BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

H01M50/342 201

H01M50/35 201

H01M50/249

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024522655

(86)(22)【出願日】2023-06-29

(85)【翻訳文提出日】2024-04-16

(86)【国際出願番号】 KR2023009179

(87)【国際公開番号】W WO2024005581

(87)【国際公開日】2024-01-04

(31)【優先権主張番号】10-2022-0081164

(32)【優先日】2022-07-01

(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－ファン・ジャン

(72)【発明者】

【氏名】ミュン－キ・パク

(72)【発明者】

【氏名】ジュン－ヨブ・ソン

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012BB01

5H012GG05

5H040AA14

5H040AA37

5H040AS07

(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モジュール、バッテリーパック、及びこれを含む自動車を提供する。本発明の一態様によるバッテリーパックは、モジュール端子が配置された前方側にベントガス又は火炎が排出されないように構成され、後方側に前記ベントガス又は火炎を外部に排出可能なように構成された開閉部材を備えたバッテリーモジュール、及び前記バッテリーモジュールを内部に収容するパックハウジングと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モジュール端子が配置された前方側にベントガス又は火炎が排出されないように構成され、後方側に前記ベントガス又は火炎を外部に排出可能なように構成された開閉部材を備えたバッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールを内部に収容するパックハウジングと、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、少なくとも一部分が前記バッテリーモジュールの後方側と対向するように配置されたサイドフレーム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】

前記パックハウジングは、
上下方向に前記開閉部材と対向するように構成され、前記サイドフレームと対向するように配置された第１カバーをさらに含み、
前記サイドフレームと前記第１カバーとの間には、
前記ベントガス又は火炎が通過可能な流通孔が備えられたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記開閉部材の端部は、
前記バッテリーモジュールの熱暴走時に前記第１カバーと当接する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5】

前記パックハウジングは、
上下方向に前記第１カバーから離隔されて前記第１カバーの上部に配置される第２カバーをさらに含み、
前記第１カバーと前記第２カバーとの間には、
前記流通孔と連通し、前記ベントガス又は火炎の前記パックハウジングの外部への排出をガイドするように構成された流動経路が備えら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6】

前記パックハウジングは、
前記流動経路と連通し、前記ベントガス又は火炎を前記パックハウジングの外部に排出できるように構成された排出口をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記排出口は、
前記パックハウジングにおいて、前記ベントガス又は火炎が１回以上折り曲げられた後の位置に配置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】

前記排出口は、
前記パックハウジングにおいて、前記第１カバーを基準として前記バッテリーモジュールが配置された部分とは反対側に備えられたことを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記排出口は、
前記パックハウジングにおいて、前記第１カバーを基準として前記バッテリーモジュールの前方側とは反対側に備えられたことを特徴とする、請求項８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、
前記サイドフレームと連結される補強壁をさらに含み、
前記バッテリーモジュールは、
前記補強壁を基準として一対で備えられ、
前記一対のバッテリーモジュールは、
前記パックハウジング内において、それぞれのバッテリーモジュールの前方側が互いに対向して配置されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記パックハウジングは、
前記サイドフレームと連結される隔壁をさらに含み、
前記バッテリーモジュールは、
前記パックハウジングの長手方向に沿って複数備えられ、
前記複数のバッテリーモジュールは、
前記パックハウジングの長手方向から見るとき、前記隔壁によって互いに密閉され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。

【請求項13】

セルアセンブリと、
前記セルアセンブリを内部に収容し、モジュール端子が配置された前方側にベントガス又は火炎が排出されないように構成され、後方側に前記ベントガス又は火炎を外部に排出可能なように構成された開閉部材を備えたモジュールケースと、を含むことを特徴とする、バッテリーモジュール。

【請求項14】

前記モジュールケースは、
後方側の上部が開口した形態で構成され、
前記開閉部材は、
前記ベントガス又は前記火炎の排出圧力によって前記モジュールケースの後方側の上部を開閉するように構成されたことを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項15】

前記開閉部材は、
両側端部に形成された遮断プレートを含み、
前記遮断プレートは、
前記開閉部材が前記モジュールケースの後方側の上部を開放するとき、前記モジュールケースの側面方向への前記ベントガス又は前記火炎の流れを遮断するように構成されたことを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２２年７月１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８１１６４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、バッテリーモジュール、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モジュール、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】

最近、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯型電子製品の需要が急激に増加し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化することによって、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池に関する研究が活発に行われている。

【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。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。

【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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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モジュールのうち、いずれかのバッテリーモジュールで熱イベントが発生した場合、このようなイベントが異なるバッテリーモジュールに伝播（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）することを抑制する必要がある。バッテリーモジュー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モジュー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モジュール、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、モジュール端子が配置された前方側にベントガス又は火炎が排出されないように構成され、後方側に前記ベントガス又は火炎を外部に排出可能なように構成された開閉部材を備えたバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールを内部に収容するパックハウジングと、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、少なくとも一部分が前記バッテリーモジュールの後方側と対向するように配置されたサイドフレームを含むことができる。

【0015】

一実施形態において、前記パックハウジングは、上下方向に前記開閉部材と対向するように構成され、前記サイドフレームと対向するように配置された第１カバーをさらに含み、前記サイドフレームと前記第１カバーとの間には、前記ベントガス又は火炎が通過可能な流通孔を備えることができる。

【0016】

一実施形態において、前記開閉部材の端部は、前記バッテリーモジュールの熱暴走時に前記第１カバーと当接するように構成され得る。

【0017】

一実施形態において、前記パックハウジングは、上下方向に前記第１カバーから離隔されて前記第１カバーの上部に配置される第２カバーをさらに含み、前記第１カバーと前記第２カバーとの間には、前記流通孔と連通し、前記ベントガス又は火炎の前記パックハウジングの外部への排出をガイドするように構成された流動経路を備えることができる。

【0018】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記流動経路と連通し、前記ベントガス又は火炎を前記パックハウジングの外部に排出できるように構成された排出口をさらに含むことができる。

【0019】

一実施形態において、前記排出口は、前記パックハウジングにおいて、前記ベントガス又は火炎が１回以上折り曲げられた後の位置に配置され得る。

【0020】

一実施形態において、前記排出口は、前記パックハウジングにおいて、前記第１カバーを基準として前記バッテリーモジュールが配置された部分とは反対側に備えられ得る。

【0021】

一実施形態において、前記排出口は、前記パックハウジングにおいて、前記第１カバーを基準として前記バッテリーモジュールの前方側とは反対側に備えられ得る。

【0022】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記サイドフレームと連結される補強壁をさらに含み、前記バッテリーモジュールは、前記補強壁を基準として一対で備えられ、前記一対のバッテリーモジュールは、前記パックハウジング内において、それぞれのバッテリーモジュールの前方側が互いに対向して配置され得る。

【0023】

一実施形態において、前記パックハウジングは、前記サイドフレームと連結される隔壁をさらに含み、前記バッテリーモジュールは、前記パックハウジングの長手方向に沿って複数備えられ、前記複数のバッテリーモジュールは、前記パックハウジングの長手方向から見るとき、前記隔壁によって互いに密閉されるように構成され得る。

【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。

【0025】

また、本発明のまた他の態様によるバッテリーモジュールは、セルアセンブリと、前記セルアセンブリを内部に収容し、モジュール端子が配置された前方側にベントガス又は火炎が排出されないように構成され、後方側に前記ベントガス又は火炎を外部に排出可能なように構成された開閉部材を備えたモジュールケースと、を含む。

【0026】

一実施形態において、前記モジュールケースは、後方側の上部が開口した形態で構成され、前記開閉部材は、前記ベントガス又は前記火炎の排出圧力によって前記モジュールケースの後方側の上部を開閉するように構成され得る。

【0027】

一実施形態において、前記開閉部材は、両側端部に形成された遮断プレートを含み、前記遮断プレートは、前記開閉部材が前記モジュールケースの後方側の上部を開放するとき、前記モジュールケースの側面方向への前記ベントガス又は前記火炎の流れを遮断するように構成され得る。

【発明の効果】

【0028】

本発明の一実施形態によると、ベントガス及び／又は火炎の一側方向への排出を誘導する開閉部材を構成することで、バッテリーモジュールでモジュール端子が配置された方向へのベントガス及び／又は火炎の排出を最小化することができる。

【0029】

これによって、１つのバッテリーモジュール内で、バッテリーセル間における熱暴走や火炎の伝播を防止することができる。

【0030】

また、モジュール端子側へのベントガス及び／又は火炎の排出を最小化し、複数のバッテリーモジュール間の同時発火を防止することができる。

【0031】

また、複数のバッテリーモジュール間のモジュール端子を接続させる電気的接続部材の損傷を防止でき、バッテリーモジュール間で短絡が発生することを防止し、電気的安定性を確保することができる。

【0032】

また、ベントガス及び／又は火炎が排出された後には、ベントガス及び／又は火炎の逆流入を遮断し、バッテリーモジュール内におけるさらなる発火を抑制することができる。

【0033】

また、バッテリーモジュールの正常状態では、モジュールケースの開口した部分を閉鎖することで、セルアセンブリを安定に保護することができる。

【0034】

また、バッテリーパックの発火要因を抑制し、バッテリーパックの構造的安定性を強化することができる。

【0035】

さらに、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。

【0036】

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】

【0037】

【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２のバッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールを示す図。

【図4】図３のバッテリーモジュールにおける熱暴走時の状態を示す図。

【図5】図３のバッテリーモジュールにおける熱暴走時の状態を示す図。

【図6】本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールを示す図。

【図7】図１のＡ－Ａ’方向の断面図。

【図8】バッテリーモジュールの熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される一例を示す図。

【図9】バッテリーモジュールの熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される一例を示す図。

【図10】バッテリーモジュールの熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される他の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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２のバッテリーパック１０に備えられたバッテリーモジュール１００を示す図であり、図４及び図５は、図３のバッテリーモジュール１００における熱暴走時の状態を示す図である。このとき、図４及び図５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。

【0041】

本発明の実施形態において、図面に示されたＸ軸方向は、後述するパックハウジング２００の長手方向、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と水平面（ＸＹ平面）上で垂直なパックハウジング２００の左右方向、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に対して垂直な上下方向を意味し得る。

【0042】

図１から図５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、バッテリーモジュール１００及びパックハウジング２００を含むことができる。

【0043】

前記バッテリーモジュール１００は、セルアセンブリ１１０及びモジュールケース１２０を含むことができる。

【0044】

前記セルアセンブリ１１０は、少なくとも１つのバッテリーセルを含むことができる。ここで、バッテリーセルは二次電池を意味し得る。このようなバッテリーセルは、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、バッテリーセルはパウチ型電池セルであり得る。

【0045】

前記モジュールケース１２０は、セルアセンブリ１１０を内部に収容することができる。このために、モジュールケース１２０には、セルアセンブリ１１０を内部に収容するための内部収容空間を設けることができる。このようなモジュールケース１２０は、耐熱性及び剛性の強い材料を含むことができる。また、バッテリーモジュール１００は、モジュールケース１２０の前方側に備えられ、セルアセンブリ１１０と接続されるモジュール端子Ｂをさらに含むことができる。一例として、モジュール端子Ｂには、正極モジュール端子及び負極モジュール端子を備えることができる。このようなモジュール端子Ｂは、バッテリーパック１０に備えられた別途のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー及びヒューズなどの電子制御構成と電気的に接続することができる。

【0046】

前記パックハウジング２００は、バッテリーモジュール１００を内部に収容することができる。このためにパックハウジング２００は、バッテリーモジュール１００を内部に収容するための内部収容空間を含むことができる。また、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。

【0047】

具体的に、図３から図５に示されたように、モジュールケース１２０は、モジュール端子Ｂが配置された前方側にベントガス及び／又は火炎が排出されないように構成され得る。また、モジュールケース１２０は、開閉部材Ｃを備えることができる。

【0048】

前記開閉部材Ｃは、モジュールケース１２０の後方側に備えられ得る。また、開閉部材Ｃは、ベントガス及び／又は火炎を外部に排出可能なように構成され得る。

【0049】

一般のバッテリーパックでは、特定のバッテリーモジュー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、特定のバッテリーモジュールの内部で高温及び高圧のベントガスが発生し、このようなベントガスが酸素と接触すると、バッテリーモジュールの内部又は外部で火炎が発生する可能性がある。

【0050】

一方、従来のバッテリーモジュールは、密閉したモジュールケース内にセルアセンブリが配置された構造で構成されているため、ベントガス又は火炎の適切な排出経路がなく、モジュールケース構造の崩壊及び爆発の可能性が非常に高い。また、このような場合、バッテリーモジュールに備えられたモジュール端子側にベントガス又は火炎が排出される可能性があり、より大きな被害が発生する危険性がある。

【0051】

また、バッテリーモジュールで発生した火炎は、特定のバッテリーモジュールと隣接する他のバッテリーモジュールに伝播する危険性が高く、これによって、複数のバッテリーモジュールの同時発火が発生する可能性がある。一方、従来のバッテリーパックは、密閉したパックハウジング内にバッテリーモジュールが複数配置され、ベントガス又は火炎の適切な排出経路がないため、上述の同時発火に対する脆弱性の問題がある。

【0052】

本発明のバッテリーモジュール１００の場合、前記開閉部材Ｃを備えることで、上記の問題を解決することができる。このような開閉部材Ｃは、モジュールケース１２０の内圧変化に応じてモジュールケース１２０の後方側を開閉するように構成され得る。

【0053】

本発明のこのような実施形態によると、ベントガス及び／又は火炎の一側方向への排出を誘導する開閉部材Ｃを構成することで、バッテリーモジュール１００において、モジュール端子Ｂが配置された方向へのベントガス及び／又は火炎の排出を最小化することができる。

【0054】

このようなベント構造を通じて、１つのバッテリーモジュール１００内でバッテリーセル間における熱暴走や火炎の伝播を防止することができる。また、熱暴走現象が発生した際に、ガスを適切に排出することによってバッテリーモジュール１００の内圧を低下させることで、バッテリーモジュール１００の爆発を防止することができる。また、モジュール端子Ｂ側へのベントガス及び／又は火炎の排出を最小化することで、複数のバッテリーモジュール１００間の同時発火を防止することができる。また、複数のバッテリーモジュール１００間のモジュール端子Ｂを接続させる電気的接続部材（例：モジュールバスバー）の損傷を防止でき、バッテリーモジュール１００の間で短絡が発生することを防止し、電気的安定性を確保することができる。

【0055】

まとめると、本発明の上述の実施形態によって、バッテリーパック１０の発火要因を抑制し、バッテリーパック１０の構造的安定性を強化することができる。

【0056】

図３から図５を再び参照すると、モジュールケース１２０は、後方側の上部が開口した状態で構成され得る。

【0057】

また、開閉部材Ｃは、ベントガス及び／又は火炎の排出圧力によってモジュールケース１２０の後方側の上部を開閉するように構成され得る。

【0058】

すなわち、開閉部材Ｃは、ベントガス及び／又は火炎の排出圧力によってモジュールケース１２０の内圧が変化する場合、モジュールケース１２０の後方側の上部を開閉するように構成され得る。

【0059】

具体的に、開閉部材Ｃは、開口したモジュールケース１２０の後方側の上部の一側に回動可能に結合することができる。一例として、開閉部材Ｃは、別途の結合部材Ｉによりモジュールケース１２０の後方側の上部の一側に回動可能に結合することができる。一例として、前記結合部材Ｉはヒンジであるが、これに限定されない。

【0060】

詳しく示されてはいないが、結合部材Ｉは弾性体を備え、上述の開閉部材Ｃの回転動作を制御するように構成され得る。一例として、前記弾性体はヒンジバネであり得る。

【0061】

開閉部材Ｃは、バッテリーモジュール１００の熱暴走現象が発生しない状態で、上述の結合部材Ｉに備えられた弾性体の弾性復元力によって、モジュールケース１２０の後方側の上部を閉鎖することができる。

【0062】

一方、開閉部材Ｃは、バッテリーモジュール１００の熱暴走によってモジュールケース１２０の内圧が基準圧力以上に上昇する場合、モジュールケース１２０の後方側の上部を開放するように構成され得る。この場合、ベントガス及び／又は火炎の排出圧力によって開閉部材Ｃに加えられる加圧力が弾性体の弾性復元力よりも高くなり得る。よって、バッテリーモジュール１００の熱暴走時に、開閉部材Ｃは、ベントガス及び／又は火炎の排出圧力によって、モジュールケース１２０の外側方向に展開することができる。

【0063】

これによって、ベントガス及び／又は火炎を、開放されたモジュールケース１２０の後方側の上部を介して迅速にモジュールケース１２０の外部に排出することができる。また、ベントガス及び／又は火炎の排出によって、モジュールケース１２０の内圧を迅速に低下させることができる。

【0064】

また、開閉部材Ｃは、ベントガス及び／又は火炎がモジュールケース１２０の外部に排出され、モジュールケース１２０の内圧が基準圧力以下に低下する場合、モジュールケース１２０の後方側の上部を閉鎖するように構成され得る。このように、モジュールケース１２０の内圧が基準圧力以下である場合は、ベントガス及び／又は火炎がモジュールケース１２０の外部に排出され、モジュールケース１２０の内圧によって開閉部材Ｃに加えられる加圧力よりも弾性体の弾性復元力がさらに大きい場合を意味し得る。この場合、弾性体は初期状態に復元することができる。よって、ベントガス及び／又は火炎が外部に排出されてモジュールケース１２０の内圧が減少する場合、開閉部材Ｃは、モジュールケース１２０の後方側の上部を閉鎖することができる。

【0065】

これによって、ベントガス及び／又は火炎の排出量が減少する場合に、開閉部材Ｃによるモジュールケース１２０の閉鎖が容易なようにすることで、モジュールケース１２０の内部へのベントガス及び／又は火炎の逆流入を確実に遮断することができる。また、モジュールケース１２０の内部への酸素の流入を遮断することで、モジュールケース１２０内におけるさらなる発火を抑制することができる。

【0066】

上述の本発明の実施形態によると、バッテリーモジュール１００において、モジュール端子Ｂが配置された方向へのベントガス及び／又は火炎の排出を最小化できるとともに、ベントガス及び／又は火炎が排出された後には、ベントガス及び／又は火炎の逆流入を遮断することで、バッテリーモジュール１００内におけるさらなる発火を抑制することができる。

【0067】

また、モジュールケース１２０の内圧変化に応じて一側を開閉可能であるため、バッテリーモジュール１００の正常状態ではモジュールケース１２０の開口した部分を閉鎖することで、セルアセンブリ１１０を安定に保護することができる。

【0068】

図６は、本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュール１０２を示す図である。また、図６において、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。

【0069】

本実施形態によるバッテリーモジュール１０２は、上記の実施形態の前記バッテリーモジュール１００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。

【0070】

図６を参照すると、前記バッテリーモジュール１０２において、開閉部材Ｃは遮断プレートＣ１を含むことができる。

【0071】

前記遮断プレートＣ１は、開閉部材Ｃの両側端部に形成され得る。

【0072】

このような遮断プレートＣ１は、開閉部材Ｃがモジュールケース１２０の後方側の上部を開放するとき、モジュールケース１２０の側面方向へのベントガス及び／又は火炎の流れを遮断するように構成され得る。

【0073】

具体的に、遮断プレートＣ１は、開閉部材Ｃの両側端部から折り曲げられた形状に下方に延びて構成され得る。このような遮断プレートＣ１は、バッテリーモジュール１０２の正常状態ではモジュールケース１２０内に位置し得る。一方、遮断プレートＣ１は、バッテリーモジュール１０２の熱暴走時に開閉部材Ｃがモジュールケース１２０の後方側の上部を開放することによって、開閉部材Ｃの両側に配置され得る。

【0074】

すなわち、遮断プレートＣ１は、開閉部材Ｃがモジュールケース１２０の外側に展開された状態で、開閉部材Ｃの両側端部とモジュールケース１２０との間の隙間に配置され得る。これによって、遮断プレートＣ１は、開閉部材Ｃがモジュールケース１２０の後方側の上部を開放するとき、モジュールケース１２０の側面方向へのベントガス及び／又は火炎の流れを遮断することができる。また、バッテリーモジュール１０２の熱暴走時にベントガス及び／又は火炎の排出方向をさらに特定の方向（モジュールケース１２０の後方外側）に誘導することができる。

【0075】

本実施形態によるバッテリーモジュール１０２によると、モジュールケース１２０の側面方向へのベントガス及び／又は火炎の流れを遮断して、特定のバッテリーモジュール１０２と側部方向（左右方向）に隣接する他のバッテリーモジュール１０２へのベントガス及び／又は火炎の伝播を防止することができる。これによって、複数のバッテリーモジュール１０２の同時発火を防止することができる。

【0076】

以下、上述のバッテリーパック１０の詳細構造に対してより詳しく検討する。

【0077】

図７は、図１のＡ－Ａ’方向の断面図であり（詳しくは、図７は、図１のバッテリーパック１０をＡ－Ａ’線に沿ってＹＺ平面に対して断面処理して示す図である）、図８及び図９は、バッテリーモジュール１００の熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される一例を示す図である。このとき、図８及び図９において、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。

【0078】

図１、図２、及び図７から図９を参照すると、前記パックハウジング２００は、サイドフレーム２１０を含むことができる。ただし、図８では、説明の便宜上、サイドフレーム２１０の一部分が除去された形態で示されている。

【0079】

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。このようなサイドフレーム２１０は、少なくとも一部分がバッテリーモジュール１００の後方側と対向するように配置され得る。このとき、バッテリーモジュール１００の後方側は、サイドフレーム２１０のすべての側面と対向するように配置されるか、又はサイドフレーム２１０の一部の側面にのみ対向するように配置され得る。

【0080】

このようなサイドフレーム２１０は、開閉部材Ｃの開放によりモジュールケース１２０の外部に排出されるベントガス及び／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。

【0081】

具体的に、サイドフレーム２１０は、パックハウジング２００とモジュールケース１２０の後方側の間でベントガス及び／又は火炎が流動できる経路を提供することができる。すなわち、バッテリーモジュール１００の熱暴走時に、開閉部材Ｃは、対向するサイドフレーム２１０方向に開放され得るため、モジュールケース１２０の外部に排出されたベントガス及び／又は火炎は、バッテリーモジュール１００の後方側とパックハウジング２００の側面との間の経路に沿って流れがガイドされ、パックハウジング２００の外部に排出することができる。

【0082】

このような構成によって、バッテリーモジュール１００において、モジュール端子Ｂが配置された方向へのベントガス及び／又は火炎の排出をより最小化することができる。

【0083】

図１、図２、及び図７から図９を再び参照すると、パックハウジング２００は、第１カバー２２０をさらに含むことができる。

【0084】

前記第１カバー２２０は、上下方向に開閉部材Ｃと対向するように構成され、サイドフレーム２１０と対向するように配置され得る。すなわち、第１カバー２２０は、パックハウジング２００の側面と対向するように配置され得る。

【0085】

また、サイドフレーム２１０と第１カバー２２０との間には、ベントガス及び／又は火炎が通過可能な流通孔Ｈを備えることができる。すなわち、前記流通孔Ｈは、パックハウジング２００の側面と第１カバー２２０との間に備えられ得る。また、開閉部材Ｃは、バッテリーモジュール１００の熱暴走時に端部が流通孔Ｈ側に向かうように開放され得る。

【0086】

このように、バッテリーモジュール１００の熱暴走時に、開閉部材Ｃの端部がサイドフレーム２１０と第１カバー２２０との間の流通孔Ｈ側に向かうため、パックハウジング２００においてバッテリーモジュール１００が配置された領域から迅速にベントガス及び／又は火炎を排出することができる。

【0087】

このような実施形態によると、バッテリーモジュール１００において、モジュール端子Ｂが配置された方向へのベントガス及び／又は火炎の排出をより最小化することができる。

【0088】

図９を再び参照すると、前記開閉部材Ｃの端部は、バッテリーモジュール１００の熱暴走時に、第１カバー２２０と当接するように構成され得る。このために、開閉部材Ｃの長さ（例：開口したモジュールケース１２０の後方側の上部の一側から延びる長さ）は、第１カバー２２０とモジュールケース１２０との間の上下方向における距離と同一であるかそれより長く構成され得る。

【0089】

これによって、バッテリーモジュール１００の熱暴走時に、開閉部材Ｃは、第１カバー２２０とモジュールケース１２０との間の空間で開閉部材Ｃの端部が第１カバー２２０に当接する部分を基準にして、バッテリーモジュール１００の前方側（モジュール端子Ｂが配置された方向）にベントガス及び／又は火炎が流入することを防止することができる。

【0090】

このような実施形態によると、バッテリーモジュール１００において、モジュール端子Ｂが配置された方向へのベントガス及び／又は火炎の排出を防止することができる。また、ベントガス及び／又は火炎がパックハウジング２００内に残留することを防止し、流通孔Ｈの方向へのベントガス及び／又は火炎の排出をより確実にガイドすることができる。

【0091】

図１、図２、及び図７から図９を再び参照すると、前記パックハウジング２００は、第２カバー２３０をさらに含むことができる。

【0092】

前記第２カバー２３０は、上下方向に第１カバー２２０から離隔されて、第１カバー２２０の上部に配置され得る。このような第２カバー２３０は、サイドフレーム２１０の上部に結合することができる。

【0093】

また、第１カバー２２０と第２カバー２３０との間には、流動経路Ｐを備えることができる。

【0094】

前記流動経路Ｐは、流通孔Ｈと連通し、ベントガス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。

【0095】

また、流動経路Ｐは、第１カバー２２０によって上下方向にバッテリーモジュール１００が配置された空間さら離隔されて配置され得る。このような流動経路Ｐは、流通孔Ｈを介して流動経路Ｐ内に流入したベントガス及び／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。

【0096】

このような構成によって、バッテリーモジュール１００の後方側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の内部でランダムに流動せず、流動経路Ｐによってガイドされ、より安定にパックハウジング２００の外部に排出することができる。

【0097】

また、流通孔Ｈを介して排出されたベントガス及び／又は火炎が、バッテリーモジュール１００が配置された空間から離隔された流動経路Ｐを介してパックハウジング２００の外部に排出され得るため、ベントガス及び／又は火炎が、バッテリーモジュール１００が配置された空間に逆流入することを最小化することができる。

【0098】

一方、上述のパックハウジング２００は、フロアフレーム２４０をさらに含むことができる。

【0099】

前記フロアフレーム２４０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の下部に結合することができる。

【0100】

図１、図２、及び図７から図９を再び参照すると、前記パックハウジング２００は、排出口Ｅをさらに含むことができる。

【0101】

前記排出口Ｅは、流動経路Ｐと連通し、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。このような排出口Ｅは、所定の面積を有する孔の形状に備えられ得る。

【0102】

このような構成を通じて、バッテリーモジュール１００の後方側を介して排出されたベントガス及び／又は火炎をパックハウジング２００の外部に排出することができる。

【0103】

特に、排出口Ｅは、パックハウジング２００において、ベントガス及び／又は火炎が１回以上折り曲げられた後の位置に配置され得る。

【0104】

すなわち、排出口Ｅは、パックハウジング２００において、バッテリーモジュール１００の後方側から排出されたベントガス及び／又は火炎の流れが少なくとも１回以上切り替えられた後の位置に形成され得る。一例として、排出口Ｅは、第１カバー２２０と第２カバー２３０との間の流動経路Ｐ上で、パックハウジング２００の側面（サイドフレーム２１０）に形成され得る。また、排出口Ｅは、流動経路Ｐ上で上述の流通孔Ｈに隣接して配置されるか、又は流通孔Ｈから多少離隔して配置されることも可能である。

【0105】

このような実施形態によると、バッテリーモジュール１００の後方側から排出されたベントガス及び／又は火炎の流れが少なくとも１回切り替えられた後の位置で、パックハウジング２００の外部へのベントガス及び／又は火炎の排出が行われるため、直進性の強い火炎がパックハウジング２００の外部にゆっくり排出されるようにすることで、発火要因として作用することを最小化することができる。また、ベントガス及び／又は火炎が、バッテリーモジュール１００が配置された空間に逆流入することを最小化することができる。

【0106】

また、排出口Ｅは、パックハウジング２００において、第１カバー２２０を基準としてバッテリーモジュール１００が配置された部分とは反対側に備えられ得る。

【0107】

一例として、排出口Ｅは、上述の流動経路Ｐ上で、第１カバー２２０の上部に位置し、流通孔Ｈから多少離隔して配置され得る。

【0108】

すなわち、排出口Ｅは、パックハウジング２００において、ベントガス及び／又は火炎の流れが複数回切り替えられた後の位置に形成され得る。これによって、直進性の強い火炎がパックハウジング２００の外部によりゆっくり排出されるようにすることで、発火要因として作用することを最小化することができる。また、ベントガス及び／又は火炎が、バッテリーモジュール１００が配置された空間に逆流入することをより最小化することができる。

【0109】

一実施形態において、排出口Ｅは、パックハウジング２００において、第１カバー２２０を基準としてバッテリーモジュール１００の前方側とは反対側に備えられ得る。

【0110】

一例として、排出口Ｅの形成位置は、パックハウジング２００の側面（サイドフレーム２１０）において、第１カバー２２０を基準として、バッテリーモジュール１００の前方側とは上下方向に反対側であり得る。

【0111】

すなわち、排出口Ｅは、パックハウジング２００において、ベントガス及び／又は火炎が排出されるバッテリーモジュール１００の後方側から可能な限り離隔して形成され得る。これによって、直進性の強い火炎がパックハウジング２００の外部に可能な限りゆっくり排出されるようにすることで、発火要因として作用することを最小化することができる。また、ベントガス及び／又は火炎が、バッテリーモジュール１００が配置された空間に逆流入することをできるだけ抑制することができる。

【0112】

図２、及び図７から図９を再び参照すると、パックハウジング２００は、補強壁２５０をさらに含むことができる。

【0113】

前記補強壁２５０は、サイドフレーム２１０と連結され得る。例えば、補強壁２５０の両端（一側端部及び他側端部）は、互いに反対方向に配置されたサイドフレーム２１０にそれぞれ結合することができる。また、補強壁２５０には、第１カバー２２０の上部が結合することができる。また、補強壁２５０の下部には、フロアフレーム２４０が配置され得る。一例として、補強壁２５０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、パックハウジング２００の略中央に備えられ得る。

【0114】

また、バッテリーモジュール１００は、補強壁２５０を基準として一対で備えられ得る。このような補強壁２５０は、一対のバッテリーモジュール１００の間を区画することができる。また、バッテリーモジュール１００は、パックハウジング２００の左右方向に沿って一対で備えられ得る。

【0115】

また、一対のバッテリーモジュール１００は、パックハウジング２００内において、それぞれのバッテリーモジュール１００の前方側が互いに対向するように配置され得る。すなわち、一対のバッテリーモジュール１００は、それぞれ、補強壁２５０を挟んで、モジュール端子Ｂが配置された前方側が互いに対向するように配置され得る。このとき、一対のバッテリーモジュール１００の後方側は、それぞれサイドフレーム２１０と対向するように構成され得る。

【0116】

このような実施形態によると、補強壁２５０によりバッテリーパック１０の全体的な剛性を補強することができる。

【0117】

また、一対のバッテリーモジュール１００のそれぞれの後方側から排出されたベントガス及び／又は火炎が、それぞれのモジュール端子Ｂ側に排出されることを抑制することができる。また、対向するように構成されたバッテリーモジュール１００間の同時発火を最小化することができる。

【0118】

図１０は、バッテリーモジュール１００の熱暴走時にベントガス又は火炎が排出される他の例を示す図である。このとき、図１０において、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。

【0119】

図２及び図７、図１０を参照すると、パックハウジング２００は、隔壁２６０をさらに含むことができる。

【0120】

前記隔壁２６０は、一端がサイドフレーム２１０と連結され得る。一例として、隔壁２６０の一端は、パックハウジング２００の左右方向（Ｙ軸方向）にサイドフレーム２１０と連結され得る。また、隔壁２６０は、他端が補強壁２５０と連結され得る。一例として、隔壁２６０の他端は、パックハウジング２００の左右方向にサイドフレーム２１０と連結され得る。また、隔壁２６０には、第１カバー２２０の上部が結合することができる。

【0121】

このような隔壁２６０は、パックハウジング２００の長手方向に沿って複数備えられ得る。このとき、補強壁２５０は、複数の隔壁２６０に対応するように、パックハウジング２００の長手方向に沿って延びて構成され得る。

【0122】

また、バッテリーモジュール１００は、パックハウジング２００の長手方向に沿って複数備えられ得る。このとき、複数のバッテリーモジュール１００は、パックハウジング２００の長手方向から見るとき、隔壁２６０によって互いに密閉されるように構成され得る。このとき、隔壁２６０は、耐熱性及び剛性の強い材料を含むことができる。

【0123】

また、複数のバッテリーモジュール１００のそれぞれの後方側は、サイドフレーム２１０と対向するように構成され得る。

【0124】

このような構成によって、パックハウジング２００の長手方向において、隣接するバッテリーモジュール１００間の同時発火が発生することを抑制することができる。

【0125】

また、パックハウジング２００の長手方向から見るとき、複数のバッテリーモジュール１００が隔壁２６０によって互いに密閉されるため、流通孔Ｈの方向にベントガス及び／又は火炎の流れがより集中し得る。これによって、より迅速かつ安定にベントガス及び／又は火炎をパックハウジング２００の外部に排出することができる。

【0126】

一方、本発明によるバッテリーパック１０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を少なくとも１つ以上含むことができる。

【0127】

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。

【0128】

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】

【0129】

１０ バッテリーパック
１００、１０２ バッテリーモジュール
１１０ セルアセンブリ
１２０ モジュールケース
２００ パックハウジング
２１０ サイドフレーム
２２０ 第１カバー
２３０ 第２カバー
２４０ フロアフレーム
２５０ 補強壁
２６０ 隔壁
Ｂ モジュール端子
Ｃ 開閉部材
Ｃ１ 遮断プレート
Ｅ 排出口
Ｈ 流通孔
Ｉ 結合部材
Ｐ 流動経路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】