特表 2024-542028 難燃性が向上したコネクタを適用したバッテリーモジュール

(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】2024-11-13

(54)【発明の名称】難燃性が向上したコネクタを適用したバッテリーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20241106BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20241106BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20241106BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20241106BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401F

H01M50/211

H01M50/284

H01M50/296

H01M50/342 201

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525667

(86)(22)【出願日】2022-10-11

(85)【翻訳文提出日】2024-04-30

(86)【国際出願番号】 KR2022015316

(87)【国際公開番号】W WO2023075211

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】10-2021-0148272

(32)【優先日】2021-11-01

(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】ヒュン－ソプ・ユン

(72)【発明者】

【氏名】ジュン－ヨブ・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ボム－ヒョン・イ

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012AA03

5H012FF01

5H040AA33

5H040AA37

5H040AT04

5H040AY05

5H040DD03

5H040DD10

5H040NN01

(57)【要約】

本発明によるバッテリーモジュールは、バッテリーセルを備えたセルアセンブリと、前記セルアセンブリを収容し、一側にコネクタ装着口を備えるモジュールケースと、前記モジュールケースの内部に備えられる回路基板に接続され、前記コネクタ装着口を介して少なくとも一部分が前記モジュールケースの外側に露出するコネクタ組立体と、を含み、前記コネクタ組立体は、内側にコネクタピンを備え、前記コネクタ装着口の外に少なくとも一部分が露出するコネクタハウジングと、金属材料から形成され、前記モジュールケースの内部で前記コネクタハウジングの周囲を取り囲む難燃ブロックと、を含み、前記難燃ブロックは、前記モジュールケースの内部に向かう面に不燃素材のコーティング層を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーセルを備えたセルアセンブリと、
前記セルアセンブリを収容し、一側にコネクタ装着口を備えるモジュールケースと、
前記モジュールケースの内部に備えられる回路基板に接続され、前記コネクタ装着口を介して少なくとも一部分が前記モジュールケースの外側に露出するコネクタ組立体と、を含み、
前記コネクタ組立体は、
内側にコネクタピンを備え、前記コネクタ装着口の外に少なくとも一部分が露出するコネクタハウジングと、
金属材料から形成され、前記モジュールケースの内部で前記コネクタハウジングの周囲を取り囲む難燃ブロックと、を含み、
前記難燃ブロックは、前記モジュールケースの内部に向かう面に不燃素材のコーティング層を備える、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記難燃ブロックはアルミニウムからなり、前記コーティング層はセラミック微粒子を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記難燃ブロックは、前記アルミニウムからなる層の厚さが３ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にありかつ前記コーティング層の厚さが０．１ｍｍ～１ｍｍの範囲内にあるように、設けられる、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記コネクタハウジングは、
前記コネクタ装着口の外側に少なくとも一部が露出する第１ハウジングと、前記第１ハウジングの内部に少なくとも一部が介在される第２ハウジングと、を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記難燃ブロックの下面とは反対の難燃ブロックの上面に配置され、前記第１ハウジングの外周を取り囲むように設けられたシールガスケットと、
前記第１ハウジングを通過して前記シールガスケットの上部に配置される固定板と、を含み、
前記固定板、前記シールガスケット及び前記難燃ブロックは、締結部材によって一体に固定結合される、請求項４に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記モジュールケースは、
前記セルアセンブリを内部に収容できる四角管状に設けられたメインハウジングと、
前記メインハウジングの前方及び後方をカバーするように設けられた前方カバー及び後方カバーと、を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記コネクタ装着口は前記前方カバーに備えられ、
前記メインハウジングは、前記セルアセンブリの上部をカバーするトッププレートと、前記セルアセンブリの下部をカバーするボトムプレートと、前記セルアセンブリの両側面部をカバーする左側サイドプレート及び右側サイドプレートと、を含み、
前記トッププレートは、前記バッテリーセルの発火時にガスを排出するためのベント孔を備える、請求項６に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

電気絶縁性の材料からなり、前記セルアセンブリの上部と前記トッププレートとの間に備えられる絶縁カバープレートを含み、
前記絶縁カバープレートは、１つ以上の切断線を備え、前記切断線に沿って所定の形状に切断するか又は切り込まれており、
前記切断線は、前記ベント孔と対応する位置に設けられる、請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記切断線は、アーク（ａｒｃ）状又はＣ字状である、請求項８に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。

【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、難燃性が向上したコネクタを適用したバッテリーモジュールに関する。

【0002】

本出願は、２０２１年１１月０１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１４８２７２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】

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。特に、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】

二次電池は、単独で使用されることもあるが、一般に、複数の二次電池が互いに電気的に直列及び／又は並列に接続されるように構成された場合が多い。特に、複数の二次電池が互いに電気的に接続された状態で１つのモジュールケースの内部に収納され、１つのバッテリーモジュールを構成することができる。また、バッテリーモジュールは、単独で使用されるか又は２つ以上が互いに電気的に直列及び／又は並列に接続され、バッテリーパックなどのより上位レベルの装置を構成することができる。

【0005】

ところで、このように複数のバッテリーモジュールが狭い空間に密集している状態で存在する場合、火災に弱い。例えば、あるバッテリーモジュールのバッテリーセルが熱暴走（ｔｈｉｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）し、これが悪化すると、前記バッテリーセルから高温のガスやスパークが噴出される可能性がある。ここで、前記スパークは、バッテリーセル内部の電極から脱離した活物質や溶融したアルミニウム粒子などを意味する。このとき、場合によっては、バッテリーセルで火炎（ｆｌａｍｅ）などが発生する可能性もある。このようなガスや火炎が前記バッテリーモジュールの外に無差別に排出されると、周囲のバッテリーモジュールに熱損傷を与え、火災が急速に拡散する可能性がある。

【0006】

例えば、従来のバッテリーモジュール１は、図１のように、コネクタ２がモジュールケースの外部に露出しており、通常のコネクタは、プラスチック材料から射出成形して製作されるため、熱や火炎に非常に脆弱である。このために、バッテリーモジュールの内部に高温のガスや火炎が発生すると、前記コネクタが溶け、消失したコネクタ部分を介して前記ガスと火炎が外部に放出される可能性がある。このように放出されたガスと火炎は、周囲の他のバッテリーモジュールの発火を引き起こす可能性がある。

【0007】

したがって、バッテリーモジュールの内部発火時に、コネクタの難燃性を強化することによって、ガスなどが前記コネクタ側から外部に排出されることは防ぎ、予め意図した安全経路を介して排出されるようにすることで、周囲の他のバッテリーモジュールへの拡散を最小化する方法が求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、コネクタの難燃性を強化することによって、バッテリーモジュールの内部発火時に、高温のガスによるコネクタの消失を抑制及び遅延させることを一目的とする。

【0009】

また、コネクタの難燃性を強化することによって、コネクタを介するガスの流出を防ぎ、予め意図した安全経路を介して高温のガスが排出されるようにすることで、周囲の他のバッテリーモジュールへの拡散を最小化することを一目的とする。

【0010】

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制限されず、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】

【0011】

上述した課題を解決するための本発明によるバッテリーモジュールは、バッテリーセルを備えたセルアセンブリと、前記セルアセンブリを収容し、一側にコネクタ装着口を備えるモジュールケースと、前記モジュールケースの内部に備えられる回路基板に接続され、前記コネクタ装着口を介して少なくとも一部分が前記モジュールケースの外側に露出するコネクタ組立体と、を含み、前記コネクタ組立体は、内側にコネクタピンを備え、前記コネクタ装着口の外に少なくとも一部分が露出するコネクタハウジングと、金属材料から形成され、前記モジュールケースの内部で前記コネクタハウジングの周囲を取り囲む難燃ブロックと、を含み、前記難燃ブロックは、前記モジュールケースの内部に向かう面に不燃素材のコーティング層を備えることができる。

【0012】

前記難燃ブロックはアルミニウムからなり、前記コーティング層はセラミック微粒子を含むことができる。

【0013】

前記難燃ブロックは、前記アルミニウムからなる層の厚さが３ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にありかつ前記コーティング層の厚さが０．１ｍｍ～１ｍｍの範囲内にあるように、設けられ得る。

【0014】

前記コネクタハウジングは、前記コネクタ装着口の外側に少なくとも一部が露出する第１ハウジングと、前記第１ハウジングの内部に少なくとも一部が介在される第２ハウジングと、を含むことができる。

【0015】

前記難燃ブロックの下面とは反対の難燃ブロックの上面に配置され、前記第１ハウジングの外周を取り囲むように設けられたシールガスケットと、前記第１ハウジングを通過して前記シールガスケットの上部に配置される固定板と、を含み、前記固定板、前記シールガスケット及び前記難燃ブロックは、締結部材によって一体に固定結合するように構成され得る。

【0016】

前記モジュールケースは、前記セルアセンブリを内部に収容できる四角管状に設けられたメインハウジングと、前記メインハウジングの前方及び後方をカバーするように設けられた前方カバー及び後方カバーと、を含むことができる。

【0017】

前記コネクタ装着口は前記前方カバーに備えられ、前記メインハウジングは、前記セルアセンブリの上部をカバーするトッププレートと、前記セルアセンブリの下部をカバーするボトムプレートと、前記セルアセンブリの両側面部をカバーする左側サイドプレート及び右側サイドプレートと、を含み、前記トッププレートは、前記バッテリーセルの発火時にガスを排出するためのベント孔を備えることができる。

【0018】

電気絶縁性の材料からなり、前記セルアセンブリの上部と前記トッププレートとの間に備えられる絶縁カバープレートを含み、前記絶縁カバープレートは、切断線を備え、前記切断線に沿って所定の形状に切断するか又は切り込まれており、前記切断線は、前記ベント孔と対応する位置に設けられ得る。

【0019】

前記切断線は、アーク（ａｒｃ）又はＣ字状であり得る。

【0020】

本発明の他の態様によると、上述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の一態様によると、コネクタの難燃性を強化することによって、バッテリーモジュールの内部発火時に、高温のガスによるコネクタの消失を抑制及び遅延させることができる。

【0022】

また、本発明の他の態様によると、コネクタの難燃性を強化することによって、コネクタを介するガスの流出を防ぎ、予め意図した安全経路を介して高温のガスが排出されるようにすることで、周囲の他のバッテリーモジュールへの拡散を最小化することができる。

【0023】

本発明の効果は以上で言及した効果に限定されず、言及されていない効果は、本明細書及び添付の図面から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明確に理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】従来技術によるバッテリーモジュールの内部で発生したガスと火炎がコネクタを介して放出される例を図式化して示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの概略的な斜視図である。

【図3】図１のバッテリーモジュールの部分分解斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るセルアセンブリ、バスバーフレーム、絶縁カバープレートの分解斜視図である。

【図5】図２の主要部分の拡大図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るコネクタ組立体の構成を示す斜視図である。

【図7】図６のコネクタ組立体の結合斜視図である。

【図8】図６のＡ－Ａ’による難燃ブロックの断面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの内部発火時にモジュールケースの上部にガスベントが誘導される例を示す参考図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの概略的な斜視図であり、図３は、図１のバッテリーモジュールの部分分解斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態に係るセルアセンブリ、バスバーフレーム、絶縁カバープレートの分解斜視図であり、図５は、図２の主要部分の拡大図である。

【0028】

これらの図面を参照すると、本発明に一実施形態に係るバッテリーモジュール１０は、セルアセンブリ１００、モジュールケース２００及びコネクタ組立体３００を含む。

【0029】

前記セルアセンブリ１００は、複数のバッテリーセル１１０を積層して形成したバッテリーセル１１０の集合体であると言える。例えば、前記セルアセンブリ１００は、バッテリーセル１１０をそれぞれ上下方向に立てて左右方向に積層した形態で設けられ得る。ここで、前記バッテリーセル１１０は、パウチ型の二次電池であり、バッテリーセル１１０の長手方向に沿って正極リードと負極リードが互いに反対方向に延びる両方向タイプのパウチ型二次電池である。

【0030】

前記セルアセンブリ１００は、積層方向に沿う両側の最外郭に配置される緩衝パッド１２０をさらに含むことができる。前記緩衝パッド１２０は、バッテリーセル１１０のスウェリング時に圧力を吸収するか、又はモジュールケース２００との電気的絶縁を維持する役割が可能なフォーム素材から構成され得る。

【0031】

前記パウチ型二次電池は、電極組立体、電解液及びパウチ外装材から構成され得る。前記パウチ外装材は、２つのパウチで構成され、その少なくとも一方には凹状の内部空間が形成され得る。電極組立体と電解液は、前記パウチ外装材の内部空間に収納され得る。２つのパウチの外周面にはシール部が備えられ、シール部が互いに融着することにより、電極組立体が収容された内部空間を密閉することができる。電極リードは、一部分がパウチ外装材のシール部の間に介在され、一端は前記電極組立体に付着し、他端はパウチ外装材の外部に露出することで、二次電池の電極端子として機能することができる。

【0032】

モジュールケース２００は、図３に示すように、メインハウジング２１０と前方カバー２２０及び後方カバー２３０を含むことができる。

【0033】

前記メインハウジング２１０は、略セルアセンブリ１００の長さに対応する長さを有する四角管の形状を有し、前記セルアセンブリ１００を後述する絶縁カバープレート６００とともに内部空間に締りばめで挿入できるように構成され得る。このようなメインハウジング２１０は、バッテリーモジュール１０の重量と体積の低減に有利である。また、メインハウジング２１０は、機械的剛性に優れ、融点の高い金属材料であり、四面が密閉された構造でなっているため、セルアセンブリ１００でガスや火炎などが発生した際に、特に火炎が前記四面を介して外部に容易に排出されないことになる。また、メインハウジング２１０は、内側面に不燃素材でコーティングされることで、高い難燃機能を有することができる。

【0034】

前記メインハウジング２１０は、四面に該当するトッププレート２１１、ボトムプレート２１２、左側サイドプレート２１３及び右側サイドプレート２１４を含み、これらのうち、前記トッププレート２１１には、少なくとも１つのベント孔２１１ａを備えるように構成され得る。

【0035】

前記ベント孔２１１ａは、バッテリーモジュール１０の内部発火時に多量のガスが発生する状況において、前記ガスがバッテリーモジュール１０の外側に排出される出口となり得る。図示してはいないが、本発明のバッテリーモジュール１０を用いてバッテリーパックを構成する場合、前記バッテリーモジュール１０のベント孔２１１ａから排出されたガスをまた予め指定された経路を介してバッテリーパックの外部に排出するために、前記ベント孔２１１ａと連通できるダクト構造物を前記バッテリーモジュールの上部に配置することもできる。

【0036】

上記のように、メインハウジング２１０のトッププレート２１１にベント孔２１１ａを適用することによって、バッテリーモジュール１０の内部発火時に、特定経路を介してガスが排出されるようにすることで、バッテリーモジュール１０の内圧上昇によるバッテリーモジュール１０の外的崩壊を防ぎ、意図しない方向にガスが排出されて周囲の他のバッテリーモジュール１０に熱損傷を加えることを最小化することができる。

【0037】

一方、本実施形態のメインハウジング２１０は、トッププレート２１１、ボトムプレート２１２、左側サイドプレート２１３、右側サイドプレート２１４がすべて一体化したタイプで設けられているが、これに本発明の権利範囲が制限されるわけではない。例えば、前記メインハウジング２１０は、Ｕ字状のフレームと板状のプレートを溶接などの方式で結合したタイプに製作することもできる。ここで、前記Ｕ字状のフレームは、ボトムプレート２１２、左側サイドプレート２１３及び右側サイドプレート２１４を一体型に製作したものであり、前記板状のプレートは、トッププレート２１１を個別に製作したものに該当する。

【0038】

前方カバー２２０と後方カバー２３０は、前記メインハウジング２１０の開放部に結合され、セルアセンブリ１００の前方及び後方をカバーできるように設けられた構造物である。前記前方カバー２２０と後方カバー２３０は、内側面が絶縁性と難燃性を有する素材からなるか、又は不燃素材でコーティングされた構造で設けられることによって、セルアセンブリ１００の電気的接続部品を遮蔽し、ガスや火炎の流出を抑制するか、又はできるだけ遅延させるように構成される。

【0039】

また、前記前方カバー２２０は、一側を貫通させて形成したコネクタ装着口２２１を備えることができる。前記コネクタ装着口２２１は、例えば所定のケーブルコネクタ（図示せず）を、本発明によるバッテリーモジュール１０のコネクタ組立体３００に接続するために構成されたものである。

【0040】

前記コネクタ組立体３００は、前記モジュールケース２００の内部に備えられている回路基板上に接続され、図５のように一部分が前記コネクタ装着口２２１を介してモジュールケース２００の外側に露出するように構成され得る。ここで、前記回路基板は、後述する電圧センシング部材５００を形成するフレキシブル印刷回路基板を意味する。

【0041】

より具体的に、図６及び図７を参照すると、前記コネクタ組立体３００は、コネクタハウジング３１０、難燃ブロック３２０、シールガスケット３３０、固定板３４０を含むことができる。

【0042】

前記コネクタハウジング３１０は、第１ハウジング３１１と第２ハウジング３１２を含む。

【0043】

前記第１ハウジング３１１は、プラスチック材料からなり、入口が上部方向に向かい、前記コネクタ装着口２２１を介して前方カバー２２０の外側に露出するように構成され得る。前記第２ハウジング３１２は、前記第１ハウジング３１１の内部に封止性を提供するための構成要素であり、少なくとも一部が前記第１ハウジング３１１内に介在し得る。また、前記第２ハウジング３１２は、エポキシやシリコーン樹脂素材であり、各コネクタピン３１３の一部を取り囲んだ形態に硬化され、前記コネクタピン３１３の振動及び移動を防止する作用をするように構成され得る。

【0044】

前記難燃ブロック３２０は、融点の高い金属材料から形成され、モジュールケースの内部で前記コネクタハウジング３１０の周囲を取り囲む四角形の枠状に設けられ得る。

【0045】

前記難燃ブロック３２０は、厚さ約５．４ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）層と、前記アルミニウム層３２１の下面にセラミック微粒子を塗布して形成した不燃素材のコーティング層３２２からなり得る。前記コーティング層３２２は、０．１ｍｍ程度が適合し得る。ここで、前記アルミニウム層３２１の下面は、モジュールケース２００の内部に向かう面を意味する。もちろん、前記アルミニウム層３２１と前記コーティング層３２２の厚さは、本実施形態とは異なるように設計することもできる。例えば、前記難燃ブロック３２０は、前記アルミニウムからなる層の厚さが３ｍｍ～１０ｍｍの範囲内にありかつ前記コーティング層の厚さが０．０５ｍｍ～１ｍｍの範囲内にあるように、設計することもできる。

【0046】

前記難燃ブロック３２０は、モジュールケース２００の内部でコネクタハウジング３１０の周囲に高温のガスや火炎が移動してくる際に、これを防ぐファイアウォールのような作用をし、コネクタハウジング３１０の急速な溶融を防止する役割をする。また、前記難燃ブロック３２０は、モジュールケース２００の内部で前記コネクタ装着口２２１を覆っており、ガスや火炎の前記コネクタ装着口２２１への移動を効果的に防止する役割をする。

【0047】

一方、本出願人は、研究段階において、アルミニウム（Ａｌ）とステンレススチール（ＳＵＳ）を二重接合した難燃ブロックをコネクタ組立体に適用しようとした。ステンレススチールは、アルミニウムより融点の高いため、単にアルミニウムからなる難燃ブロックよりもステンレススチールを二重接合した難燃ブロックの方が難燃性に優れる。しかし、前記アルミニウムとステンレススチールの二重接合によるコスト上昇と、特に２種の金属を二重接合した場合、難燃ブロックの厚さが増加し、難燃ブロックを所望の厚さに設計することが困難であった。しかし、上述のような、アルミニウム層３２１に不燃素材のコーティングを適用した難燃ブロック３２０の構成によると、難燃性を高めるとともに難燃ブロック３２０の厚さをより自由に設計することができる。

【0048】

シールガスケット３３０は、コネクタハウジング３１０の周りと枠状の難燃ブロック３２０の内径の公差による隙間をなくすための構成であると言える。前記シールガスケット３３０は、伸縮性を有するゴム又はシリコーン素材で設けられ、前記コネクタハウジング３１０の外周を取り囲むように設けられ得る。本実施形態のように、前記シールガスケット３３０は、第１ハウジング３１１の外周を取り囲んで難燃ブロック３２０の上面に配置されるように構成され得る。

【0049】

前記固定板３４０は、前記シールガスケット３３０を難燃ブロック３２０に固定する手段として使用される構成である。例えば、図７のように、前記固定板３４０は、第１ハウジング３１１の入口で前記第１ハウジング３１１の本体を通過して前記シールガスケット３３０の上部に配置され、前記シールガスケット３３０とともに前記難燃ブロック３２０に一体に固定結合され得る。このために、前記固定板３４０、前記シールガスケット３３０、前記難燃ブロック３２０は、上下に重ねられると一致するボルト締結孔を備え、ボルトＢ締結によって互いに一体に固定結合するように構成され得る。

【0050】

一方、また図２から図４を参照してみると、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュール１０は、バスバーフレーム４００、電圧センシング部材５００及び絶縁カバープレート６００をさらに含むことができる。

【0051】

前記バスバーフレーム４００は、複数のバスバー４１０を含むその他電装品を設置及び支持するための手段である。ここで、前記バスバー４１０は、バッテリーセル１１０を直列及び／又は並列に接続するために使用する銅、アルミニウムなどで製作された導電性の棒状の部品を意味する。所定数のバッテリーセル１１０は、１つのバスバー４１０に正極リードと負極リードが溶接されることで、互いに直列及び／又は並列に接続するように構成され得る。

【0052】

前記バスバーフレーム４００は、セルアセンブリ１００の前方部に垂直配置されるフロントフレームと、セルアセンブリ１００の後方部に垂直配置されるリアフレームとを含む。

【0053】

前記フロントフレームと前記リアフレームは、それぞれセルアセンブリ１００の前方部と後方部に対応するサイズで当該部位をカバーできる板状体の形状に設けられ、複数のバスバー４１０を一面に装着できるように構成され得る。また、前記フロントフレームと前記リアフレームは、バッテリーセル１１０の電極リードを前後方向（±Ｘ軸方向）に通過させることができるスリットを備えることができる。バッテリーセル１１０は、電極リードが前記スリットを通過してバスバーフレーム４００の前方に引き出され、引き出された部分は、溶接などの方式によって対応するバスバー４１０に付着するように構成され得る。このような前記バッテリーセル１１０の電極リードとバスバー４１０は、前方カバー２２０と後方カバー２３０によって遮蔽することができる。

【0054】

前記電圧センシング部材５００は、バッテリーセル１１０の電圧をセンシングするための手段であり、フレキシブル印刷回路基板で具現することができる。前記電圧センシング部材５００は、セルアセンブリ１００の上部に長手方向に沿って配置され、両端部にバスバー４１０の数だけ溶接プレートを備えることができる。前記溶接プレートは、各バスバー４１０に溶接などの方式によって付着することができる。上述したコネクタ組立体３００は、前記フレキシブル印刷回路基板上に固定されるように装着され、前記前方カバー２２０のコネクタ装着口２２１を介して外部に露出し得る。このようなコネクタ組立体３００に、例えばケーブルコネクタを接続することで、バッテリーセル１１０の電圧情報をＢＭＳなどの外部装置に伝送することができる。

【0055】

前記絶縁カバープレート６００は、例えば、プラスチック材料のように電気絶縁性を有する材料からなり、セルアセンブリ１００の上部に配置され、セルアセンブリ１００とメインハウジング２１０のトッププレート２１１との間の絶縁のための手段として使用される。

【0056】

具体的に、本実施形態に係る絶縁カバープレート６００は、セルアセンブリ１００の上部面積と対応する薄板状体であり、両端部がバスバーフレーム４００の上端部にヒンジ結合するように構成され得る。

【0057】

上記構成によると、メインハウジング２１０の中にセルアセンブリ１００を挿入する際に、セルアセンブリ１００の上部とメインハウジング２１０のトッププレート２１１との間は、絶縁カバープレート６００によって絶縁性が確保され、セルアセンブリ１００の両側の最外郭とメインハウジング２１０の両サイドプレート２１３，２１４との間は、緩衝パッド１２０によって絶縁が確保され、セルアセンブリ１００の下部とメインハウジング２１０のボトムプレート２１２との間は、熱伝導性樹脂（図示せず）が充填されることで絶縁が確保され得る。

【0058】

また、前記絶縁カバープレート６００がセルアセンブリ１００の上部に配置され、その両端部に２つのバスバーフレーム４００の上端部とヒンジ結合された構成によると、２つの前記バスバーフレーム４００をセルアセンブリ１００の前方及び後方に垂直な状態で配置することが容易であり、さらにはバスバーフレーム４００にバッテリーセル１１０の電極リードを挿入する際に、２つの前記バスバーフレーム４００をそれぞれ所定角度回転できるため、電極リード挿入作業が便利になる。

【0059】

また、前記絶縁カバープレート６００は、図２及び図３を参照すると、前記メインハウジング２１０のベント孔２１１ａと上下に対応する位置に備えられ、その本体を所定の形状に切断するか又は切って断つ形成した切断線６１０を含む。例えば、前記切断線６１０は、略アーク（ａｒｃ）又はＣ字状であり得る。もちろん、本実施形態とは異なり、Ｕ字、Ｙ字状などに切断線６１０を置き換えることもできる。

【0060】

このような切断線６１０は、バッテリーモジュール１０の内部発火時にガスが多量発生した場合、前記ガスが前記絶縁カバープレート６００を貫通して外部に円滑に排出されるようにするための目的で採用されたものである。例えば、バッテリーモジュール１０の内部発火時にバッテリーモジュール１０の内部が多量のガスで満たされ、内部圧力が上昇すると、図９のように、切断線６１０のある部分が脱落して絶縁カバープレート６００が部分的に開放されることで、ガスが絶縁カバープレート６００とトッププレート２１１を通過してモジュールケース２００の外に排出され得る。

【0061】

このようにガスを外部に排出させることで、内圧の急激な上昇によるバッテリーモジュール１０の外的崩壊及び爆発の危険を低減でき、例えば前記ベント孔２１１ａの外で、またガスを予め指定された経路に沿ってバッテリーパックの外部に排出させることで、周囲の他のバッテリーモジュール１０へ高温のガスが拡散されることを最小化することができる。

【0062】

一方、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック（図示せず）は、上述したバッテリーモジュールを１つ以上含む。前記バッテリーパックには、バッテリーモジュール以外に、バッテリーモジュールを収納するためのパックケース（図示せず）、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置（図示せず）、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含むことができる。

【0063】

一方、本明細書では、上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語が使用されたが、これらの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。

【0064】

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。

【符号の説明】

【0065】

１ バッテリーモジュール
２ コネクタ
１０ バッテリーモジュール
１００ セルアセンブリ
１１０ バッテリーセル
１２０ 緩衝パッド
２００ モジュールケース
２１０ メインハウジング
２１１ トッププレート
２１１ａ ベント孔
２１２ ボトムプレート
２１３ 左側サイドプレート
２１４ 右側サイドプレート
２２０ 前方カバー
２２１ コネクタ装着口
２３０ 後方カバー
３００ コネクタ組立体
３１０ コネクタハウジング
３１１ 第１ハウジング
３１２ 第２ハウジング
３１３ コネクタピン
３２０ 難燃ブロック
３２１ アルミニウム層
３２２ コーティング層
３３０ シールガスケット
３４０ 固定板
４００ バスバーフレーム
４１０ バスバー
５００ 電圧センシング部材
６００ 絶縁カバープレート
６１０ 切断線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9(a)】

【図9(b)】

【国際調査報告】