特表 2024-542661 熱伝播防止構造が改善され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】2024-11-15

(54)【発明の名称】熱伝播防止構造が改善されたバッテリーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20241108BHJP

   H01M 50/256 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/383 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 50/517 20210101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401F

H01M50/256 101

H01M50/296

H01M50/383

H01M50/505

H01M50/517

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024532319

(86)(22)【出願日】2023-09-25

(85)【翻訳文提出日】2024-05-29

(86)【国際出願番号】 KR2023014601

(87)【国際公開番号】W WO2024071882

(87)【国際公開日】2024-04-04

(31)【優先権主張番号】10-2022-0124004

(32)【優先日】2022-09-29

(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】デ・ギル・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ファ・チェ

(72)【発明者】

【氏名】チェ・ウォン・イム

(72)【発明者】

【氏名】ヒョン・スク・イ

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H012AA07

5H012BB08

5H040AA37

5H040AT06

5H040AY04

5H040AY06

5H040CC20

5H040CC57

5H040DD06

5H040GG21

5H040LL04

5H040NN01

5H040NN03

5H043AA04

5H043CA21

5H043DA06

5H043FA04

5H043FA08

5H043JA01F

(57)【要約】

開示されるバッテリーモジュールは、一つの例において、複数個の電池セルが収容されたモジュールハウジングと、上記モジュールハウジングの前面に備えられた一対の高電圧端子と、上記高電圧端子間に備えられた一対のモジュールリフティングホールと、上記高電圧端子を含む上記モジュールハウジングの前面の一部を囲み、上面に締結ホールが貫通形成されたサーマルバリアーと、上記サーマルバリアーを上記モジュールリフティングホールに対して固定するように、上記モジュールリフティングホールと締結ホールを貫通して設置される締結部材と、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の電池セルが収容されたモジュールハウジングと、
前記モジュールハウジングの前面に備えられた一対の高電圧端子と、
前記高電圧端子間に備えられた一対のモジュールリフティングホールと、
前記高電圧端子を含む前記モジュールハウジングの前面の一部を囲むサーマルバリアーであって、前記サーマルバリアーの上面には締結ホールが貫通形成された、サーマルバリアーと、
前記サーマルバリアーを前記モジュールリフティングホールに対して固定するように、前記モジュールリフティングホールと締結ホールとを貫通して設置される締結部材と、を含む、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記モジュールリフティングホールは、
前記モジュールハウジングの上面に対して段差を形成しながら、前記モジュールハウジングの前面に対して開放された空間を形成するモジュールリフティングリブの上面に形成される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記サーマルバリアーは、
前記高電圧端子の上面と前面とを囲む折曲された形態をなす、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記サーマルバリアーの幅は、前記モジュールハウジングの前面の幅に対応する、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記締結部材は、
前記モジュールリフティングリブの内部に挿入されるナットと、
前記モジュールリフティングリブの上面に配置されるワッシャーと、
前記締結ホールとワッシャーと前記モジュールリフティングホールとを貫通して前記ナットに対してねじ結合するボルトとを含む、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記ナットは、前記ボルトの回転に伴って共に回転しないように、前記モジュールリフティングリブの内部に設置される、請求項５に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記締結部材は、
前記締結ホールとモジュールリフティングホールとを貫通して設置されるリベットである、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記サーマルバリアーとモジュールハウジングとの接触面には耐熱シリコンが塗布される、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

バスバーと、前記バスバーを囲むバスバーカバーとをさらに含み、
前記バスバーの両端は、隣接するモジュールハウジングの高電圧端子にそれぞれ機械的に固定されながら互いに電気的に連結する、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記バスバーカバーは、
前記バスバーが安着され、前記バスバーを前記高電圧端子に対して露出する接続穴を備えるバスバー下部カバーと、
前記バスバー下部カバーと結合して前記バスバーを囲み、前記モジュールリフティングホールに対応するカバー締結ホールを備えるバスバー上部カバーと、を含む、請求項９に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

前記バスバー下部カバーと前記バスバー上部カバーとは、フック構造により相互結合する、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。

【請求項12】

前記サーマルバリアーは前記バスバーカバーを囲む、請求項１０に記載のバッテリーモジュール。

【請求項13】

前記締結部材は、
前記サーマルバリアーの締結ホールと前記バスバーカバーのカバー締結ホールとを貫通して、前記モジュールリフティングホールに対して締結される、請求項１２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項14】

前記締結部材は、
前記モジュールリフティングリブの内部に挿入されるナット、および前記締結ホールとカバー締結ホール、そして、前記モジュールリフティングホールを貫通して前記ナットに対してねじ結合するボルトであるか、
または、前記締結ホールとカバー締結ホール、そして、前記モジュールリフティングホールを貫通して設置されるリベットである、請求項１３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項15】

前記サーマルバリアーの締結ホールの周辺には、前記モジュールリフティングリブが前記モジュールハウジングの上面に対して形成される段差に対応する凹状段差面が形成された、請求項３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】

本発明は、バッテリーモジュールに関するものであって、バッテリーモジュール内の電池セルで発生した熱暴走現象が周辺の他のバッテリーモジュールに拡散する熱伝播を効果的に防止し得るバッテリーモジュールに関するものである。

【0002】

本出願は、２０２２年９月２９日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０１２４００４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

【背景技術】

【0003】

二次電池は一次電池とは異なり、再充電が可能であり、また小型および大容量化の可能性により近年多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発と需要が増加し、また環境保護の時代的要求に合わせて浮上する電気自動車とエネルギー貯蔵システムなどにより、エネルギー源としての二次電池の需要はさらに急激に増加している。

【0004】

二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、およびパウチ型電池に分類される。二次電池において電池ケースの内部に装着される電極組立体は、電極および分離膜の積層構造からなる充放電が可能な発電素子である。

【0005】

二次電池は長期間連続的な使用が要求されるため、充放電過程中に発生する熱を効果的に制御する必要がある。二次電池の冷却が円滑に行われない場合には、温度上昇が電流の増加を引き起こし、電流の増加が再び温度上昇の原因となる正帰還の連鎖反応が起こり、その結果、熱暴走（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｕｎａｗａｙ）の破局状態に至ることになる。

【0006】

また、二次電池がモジュールやパックの形態として集団をなしている場合には、いずれか１つの二次電池に発生した熱暴走により周辺の他の二次電池が連続的に過熱される熱伝播（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）現象が起こることになる。すなわち、バッテリーパック内のバッテリーモジュールで熱暴走が発生したときに、バッテリーモジュールの高電圧端子から多量の伝導性粉塵とガス、火炎が噴出し、これにより隣接する他のバッテリーモジュールの高電圧端子に粉塵が溜まり、ガスと火炎による熱伝達によって熱伝播現象が触発される。

【0007】

このような熱伝播を防止するために、噴出物と高熱が隣接バッテリーモジュールに伝達されることを防ぐために難燃性のサーマルバリアーを追加する方案を設けたが、バッテリーモジュールから噴出する高温・高圧の物質によりサーマルバリアーが定位置を離脱することが頻繁に起こり、その機能をまともに発揮し得ないという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、バッテリーモジュールで熱暴走現象が発生した状況でサーマルバリアーが堅固に定位置を守ることにより、高電圧端子から多量に噴出する伝導性粉塵とガス、火炎をより効果的に遮断し得るバッテリーモジュールを提供することにその目的がある。

【0009】

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制限されず、言及されない別の課題は、下記に記載された発明の説明から通常の技術者に明確に理解され得る。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明はバッテリーモジュールに関するものであって、一つの例において、複数個の電池セルが収容されたモジュールハウジングと、上記モジュールハウジングの前面に備えられた一対の高電圧端子と、上記高電圧端子間に備えられた一対のモジュールリフティングホールと、上記高電圧端子を含む上記モジュールハウジングの前面の一部を囲み、上面に締結ホールが貫通形成されたサーマルバリアーと、上記サーマルバリアーを上記モジュールリフティングホールに対して固定するように、上記モジュールリフティングホールと締結ホールを貫通して設置される締結部材と、を含む。

【0011】

本発明の一実施形態において、上記モジュールリフティングホールは、上記モジュールハウジングの上面に対して段差を形成しながら、上記モジュールハウジングの前面に対して開放された空間を形成するモジュールリフティングリブの上面に形成される。

【0012】

そして、上記サーマルバリアーは、上記高電圧端子の上面と前面を囲む折曲された形態をなし得る。

【0013】

また、上記サーマルバリアーの幅は、上記モジュールハウジングの前面の幅に対応し得る。

【0014】

そして、上記締結部材は、上記モジュールリフティングリブの内部に挿入されるナットと、上記モジュールリフティングリブの上面に配置されるワッシャーと、上記締結ホールとワッシャー、そして、上記モジュールリフティングホールを貫通して上記ナットに対してねじ結合するボルトとを含み得る。

【0015】

ここで、上記ナットは、上記ボルトの回転に伴って共に回転しないように、上記モジュールリフティングリブの内部に設置されることが好ましいと言える。

【0016】

または、上記締結部材は、上記締結ホールとモジュールリフティングホールを貫通して設置されるリベットであり得る。

【0017】

そして、上記サーマルバリアーとモジュールハウジングとの接触面には耐熱シリコンが塗布され得る。

【0018】

一方、本発明の他の実施形態によると、バッテリーモジュールは、バスバーと、上記バスバーを囲むバスバーカバーとをさらに含み、上記バスバーの両端は、隣接するモジュールハウジングの高電圧端子にそれぞれ機械的に固定されながら互いに電気的に連結することになる。

【0019】

上記バスバーカバーは、上記バスバーが安着され、上記バスバーを上記高電圧端子に対して露出する接続穴を備えるバスバー下部カバーと、上記バスバー下部カバーと結合して上記バスバーを囲み、上記モジュールリフティングホールに対応するカバー締結ホールを備えるバスバー上部カバーと、を含み得る。

【0020】

そして、上記バスバー下部カバーとバスバー上部カバーは、フック構造により相互結合し得る。

【0021】

そして、上記サーマルバリアーは上記バスバーカバーを囲むことが好ましいと言える。

【0022】

ここで、上記締結部材は、上記サーマルバリアーの締結ホールと上記バスバーカバーのカバー締結ホールを貫通して、上記モジュールリフティングホールに対して締結され得る。

【0023】

このような締結部材は、上記モジュールリフティングリブの内部に挿入されるナット、および上記締結ホールとカバー締結ホール、そして、上記モジュールリフティングホールを貫通して上記ナットに対してねじ結合するボルトであるか、または、上記締結ホールとカバー締結ホール、そして、上記モジュールリフティングホールを貫通して設置されるリベットであり得る。

【0024】

そして、上記サーマルバリアーの締結ホールの周辺には、上記モジュールリフティングリブが上記モジュールハウジングの上面に対して形成される段差に対応する凹状段差面が形成され得る。

【発明の効果】

【0025】

上記のような構成を備えた本発明のバッテリーモジュールは、重量物であるバッテリーモジュールを取り扱うために、モジュールハウジングに既に設けられているモジュールリフティングホールを用いてサーマルバリアーを機械的に堅固に固定し得る。これにより、バッテリーモジュールで熱暴走が発生し、高電圧端子から多量の噴出物が溢れ出てもサーマルバリアーは定位置を堅固に維持し得、これにより、周辺の他のバッテリーモジュールへの熱伝播を効果的に遮断または遅延させ得る。

【0026】

また、本発明のバッテリーモジュールは、高電圧端子とバスバーを難燃性カバーで保護することにより、より効果的な熱伝播防止を具現し得るようにする。

【0027】

ただし、本発明によって得ることができる技術的効果は上述した効果に制限されず、言及されない別の効果は、下記に記載された発明の説明から通常の技術者に明確に理解され得る。

【0028】

本明細書に添付される下記の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述される発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ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】本発明のバッテリーモジュールが複数個搭載されたバッテリーパックの一例を示す図面である。

【図2】サーマルバリアーを装着しないバッテリーモジュールを示す図面である。

【図3】サーマルバリアーが装着されるバッテリーハウジングの前面を拡大して示す図面である。

【図4】サーマルバリアーの装着構造を示す分解斜視図である。

【図5】サーマルバリアーが装着されたバッテリーモジュールを示す図面である。

【図6】本発明の他の実施形態に備えられるバスバーカバーを示す図面である。

【図7】バスバーカバーがバッテリーモジュールに装着される構造を示す図面である。

【図8】サーマルバリアーとバスバーカバーとを含むバッテリーモジュールを示す図面である。

【図9】図８の「Ａ－Ａ」線に沿って切開した断面図である。

【図10】サーマルバリアーの他の実施形態を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有し得るので、特定の実施形態を以下で詳細に説明する。

【0031】

しかしながら、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解され得る。

【0032】

本発明において、「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解され得る。

【0033】

また、本発明において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あると記載された場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あると記載された場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本出願において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。

【0034】

本発明はバッテリーモジュールに関するものであって、一つの例において、複数個の電池セルが収容されたモジュールハウジングと、上記モジュールハウジングの前面に備えられた一対の高電圧端子と、上記高電圧端子間に備えられた一対のモジュールリフティングホールと、上記高電圧端子を含む上記モジュールハウジングの前面の一部を囲み、上面に締結ホールが貫通形成されたサーマルバリアーと、上記サーマルバリアーを上記モジュールリフティングホールに対して固定するように、上記モジュールリフティングホールと締結ホールを貫通して設置される締結部材と、を含む。

【0035】

このような構成を備えた本発明のバッテリーモジュールは、重量物であるバッテリーモジュールを取り扱うために、モジュールハウジングに既に設けられているモジュールリフティングホールを用いてサーマルバリアーを機械的に堅固に固定し得る。これにより、バッテリーモジュールで熱暴走が発生し、高電圧端子から多量の噴出物が溢れ出てもサーマルバリアーは定位置を堅固に維持し得、これにより、周辺の他のバッテリーモジュールへの熱伝播を効果的に遮断または遅延させ得る。

【0036】

以下、添付された図面を参照して本発明に係るバッテリーモジュールの具体的な実施形態について詳細に説明する。参考として、以下の説明に使用される相対的な位置を指定する前後や上下左右の方向は、発明の理解を助けるためのものであって、特に定義がない限り図面に示された方向を基準とする。

【0037】

（第１実施形態）
図１は、本発明のバッテリーモジュール１００が複数個搭載されたバッテリーパック１０の一例を示す図面である。バッテリーパック１０は、複数のバッテリーモジュール１００を収容する空間を形成しながら搭載されたバッテリーモジュール１００を保護すると同時に、バッテリーパック１０の構造的剛性を確保し得るフレーム構造からなるパックケース１２を含む。図１に例示的に示されたバッテリーパック１０は、合計８個のバッテリーモジュール１００を搭載しており、パックケース１２の中央を横切るセンターフレーム１４側にバッテリーモジュール１００の前面が向くように配列されている。バッテリーモジュール１００の前面にはバスバー５００を連結するための高電圧端子１２０が配置され、それを保護するためのサーマルバリアー２００がバッテリーモジュール１００に装着されている。

【0038】

図２は、図１のバッテリーパック１０に搭載されたバッテリーモジュール１００の１つを示したものであり、図１に示されているサーマルバリアー２００は省略されている。バッテリーモジュール１００内には複数の電池セルが収納されており（内部の電池セルは図面に示されない）、これらの複数の電池セルは、規定された電圧と電流で充放電が起こるように直列および／または並列回路として互いに連結されている。電気的に連結された複数個の電池セルの入出力端子として、高電圧端子１２０がバッテリーモジュール１００の外部に設けられている。

【0039】

図３は、サーマルバリアー２００が装着されるモジュールハウジング１１０の前面を拡大して示す図面である。モジュールハウジング１１０は、複数個の電池セルを収容するバッテリーモジュール１００の本体をなす部分であって、モジュールハウジング１１０の前面に一対の高電圧端子１２０が備えられている。

【0040】

そして、正極と負極の一対からなる高電圧端子１２０の間には、一対のモジュールリフティングホール１３２が備えられる。複数の電池セルを搭載したバッテリーモジュール１００は、重量がかなりあるため、リフティング装置を用いてバッテリーパック１０に対して収納または脱去する作業を行うことになる。このようなバッテリーモジュール１００の取り扱いのためにモジュールハウジング１１０に設けられたものがモジュールリフティングホール１３２であり、バランスのためにモジュールハウジング１１０の前面と後面にそれぞれ一対ずつモジュールリフティングホール１３２が備えられる。

【0041】

サーマルバリアー２００は、バッテリーモジュール１００内で熱暴走が発生したときに高電圧端子１２０側に高温・高圧で吐出される多量の伝導性粉塵とガス、火炎を遮断するための隔壁部材である。このために、サーマルバリアー２００は、モジュールハウジング１１０の前面の一部を囲む形態をなし、高温に耐えることができる難燃性材質、例えば雲母材質で作られる。そして、サーマルバリアー２００の上面には、モジュールハウジング１１０に対する固定のための締結ホール２１０が貫通形成されている。

【0042】

モジュールハウジング１１０に対するサーマルバリアー２００の固定は、締結部材３００によりなされる。従来はサーマルバリアー２００をイミドテープや耐熱シリコンで付着する方式でモジュールハウジング１１０に固定したが、付着方式は簡便ではあるが、サーマルバリアー２００の固定力が不足するという短所があり、特に高温・高圧の噴出物によりサーマルバリアー２００が定位置から外れることで確実な遮断機能を信頼することが難しかった。これに対して、本発明は、締結部材３００がモジュールリフティングホール１３２と締結ホール２１０を貫通して設置されることにより、サーマルバリアー２００の機械的固定性が大きく向上する。

【0043】

図３を参照すると、モジュールリフティングホール１３２は、モジュールハウジング１１０の上面に対して段差を形成する中、モジュールハウジング１１０の前面に対して開放された空間を形成するモジュールリフティングリブ１３０の上面に形成される。そして、サーマルバリアー２００は、高電圧端子１２０の上面と前面を囲む折曲された形態をなしている。サーマルバリアー２００の両側面は、バスバー５００の引出、すなわち、隣接する他のバッテリーモジュール１００とのバスバー５００の連結のために開放されているが、高電圧端子１２０の上面と前面を囲むことによって、噴出物の吐出と拡散を最大限に防止する。また、サーマルバリアー２００の幅は、モジュールハウジング１１０の前面幅に対応する長さを有することによって、最大限のカバー面積を確保することが好ましいと言える。

【0044】

図４は、サーマルバリアー２００の装着構造を示す分解斜視図であり、図５は、サーマルバリアー２００が装着されたバッテリーモジュール１００を示す図面である。モジュールリフティングホール１３２が形成されているモジュールリフティングリブ１３０は、モジュールハウジング１１０の前面に対して開放された空間を形成するが、この空間を用いることにより折曲されたサーマルバリアー２００によって前面と上面が塞がれていても締結部材３００を容易に設置し得る。

【0045】

図４を参照すると、締結部材３００は、モジュールリフティングリブ１３０の内部に挿入されるナット３１０と、モジュールリフティングリブ１３０の上面に配置されるワッシャー３１２と、サーマルバリアー２００の締結ホール２１０とワッシャー３１２、そして、モジュールリフティングホール１３２を貫通してナット３１０に対してねじ結合するボルト３１４とを含んでいる。

【0046】

ここで、ナット３１０は、ボルト３１４の回転に伴って共に回転しない構造であって、モジュールリフティングリブ１３０の内部に設置されることが好ましい。例えば、ナット３１０は四角形ナットであり得、ナット３１０がモジュールリフティングリブ１３０の内部に半固定式に設置されることにより、ボルト３１４のトルクが完全にナット３１０のねじ締結につながる。このような締結構造により、サーマルバリアー２００によってモジュールリフティングホール１３２が塞がれていても締結部材３００を容易に設置し得る。参考として、図４のように、ナット３１０も四角形ナットを適用することもできる。

【0047】

代案的に、締結部材３００の部品数を減らすことにより原価を削減し、工程を改善するために、締結部材３００を締結ホール２１０とモジュールリフティングホール１３２を貫通して設置されるリベット３２０で構成することもできる（図１０参照）。例えば、釘状に形成されたリベット３２０を締結ホール２１０とモジュールリフティングホール１３２に嵌め込んだ後に、リベットガンを用いてリベット締結を完成し得る。ただし、ボルト３１４とナット３１０とは異なり、リベット締結は繰り返し締結と分解が不可能であるという短所があるので、分解の必要性などを考慮して好適な締結部材３００を選択することが好ましいと言える。

【0048】

そして、サーマルバリアー２００の追加的な組立剛性を確保するために、サーマルバリアー２００とモジュールハウジング１１０との接触面に耐熱シリコン３３０が塗布された後に締結部材３００が結束され得る（図１０参照）。耐熱シリコン３３０の接着力と締結部材３００の締結力が合わさることにより、サーマルバリアー２００は非常に堅固にモジュールハウジング１１０に固定される。

【0049】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、バスバー５００を保護するためのバスバーカバー４００を含むものである。図１を参照すると、パックケース１２の中央を横切るセンターフレーム１４側に８個のバッテリーモジュール１００の前面が向くように配列されており、これにより、サーマルバリアー２００はセンターフレーム１４に隣接して並んで配置される。

【0050】

上述したように、サーマルバリアー２００の両側面はバスバー５００の連結のために開放されているので、熱暴走が発生したバッテリーモジュール１００の噴出物はセンターフレーム１４越しのバッテリーモジュール１００に対しては効果的に遮断されるが、サーマルバリアー２００が一列に連結されたバッテリーモジュール１００に対しては遮断効果が劣る。高温の噴出物により隣接バッテリーモジュール１００の高電圧端子１２０とバスバー５００は損傷を受けやすく、噴出物の堆積による熱伝播も懸念される。

【0051】

本発明の第２実施形態は、バッテリーモジュール１００の高電圧端子１２０とバスバー５００を難燃性カバーで保護することにより、より効果的な熱伝播防止を具現し得るようにする。図６は、本発明の第２実施形態に備えられるバスバーカバー４００を示す図面であり、図７は、バスバーカバー４００がバッテリーモジュール１００に装着される構造を示す図面である。

【0052】

図面を参照すると、バッテリーモジュール１００は、バスバー５００と、バスバー５００全体を囲むバスバーカバー４００とを含んでおり、バスバーカバー４００によって保護されるバスバー５００の両端は、隣接するモジュールハウジング１１０の高電圧端子１２０にそれぞれ機械的に固定されながら互いに電気的に連結することになる。

【0053】

ここで、バスバーカバー４００は、バスバー下部カバー４１０とバスバー上部カバー４２０のツーピースからなっている。バスバー下部カバー４１０は、バスバー５００の底面を支持しながら安着させる下部構造物であって、バスバー５００をモジュールハウジング１１０の高電圧端子１２０に対して露出する接続穴４１２を備える。そして、バスバー上部カバー４２０は、バスバー下部カバー４１０と結合してバスバー５００を囲む上部構造物であって、モジュールリフティングホール１３２に対応するカバー締結ホール４２２を備える。

【0054】

バスバーカバー４００がバスバー５００全体を囲む構造であるので、バスバー下部カバー４１０上にバスバー５００を安着させ、バスバー下部カバー４１０の接続穴４１２を介してバスバー５００を高電圧端子１２０に固定した後に、バスバー上部カバー４２０を結合する順序でバスバー５００をモジュールハウジング１１０に組み立てることになる。このような点で、バスバー下部カバー４１０とバスバー上部カバー４２０がフック４１４構造によるワンタッチ方式で相互結合し得るように構成することが組立性の側面で好ましいと言える。

【0055】

図８は、サーマルバリアー２００とバスバーカバー４００とを含むバッテリーモジュール１００を示す図面であり、図９は、図８の「Ａ－Ａ」線に沿って切開した断面図である。バスバーカバー４００は、一対の高電圧端子１２０に対して１つずつ結合し、隣接するバッテリーモジュール１００の高電圧端子１２０に連結され得る長さに延長されている。そして、サーマルバリアー２００は、バスバーカバー４００を囲むようにその上に結合する。このような高電圧端子１２０の二重カバーにより、熱暴走が発生したバッテリーモジュール１００では噴出物の外部排出がさらに防止され、隣接する他のバッテリーモジュール１００に対しては噴出物の流入がさらに抑制される。

【0056】

そして、第２実施形態では、バスバーカバー４００とサーマルバリアー２００の固定が同時になされる。言い換えれば、モジュールハウジング１１０の同じモジュールリフティングホール１３２に対してバスバーカバー４００とサーマルバリアー２００の両者が共に固定される。図９を参照すると、締結部材３００は、サーマルバリアー２００の締結ホール２１０とバスバーカバー４００のカバー締結ホール４２２を貫通してモジュールリフティングホール１３２に対して締結されている。１つの締結部材３００でバスバーカバー４００とサーマルバリアー２００を一度に固定し得るので、組立工程性が改善され、部品数を削減して原価改善にも役立つ。

【0057】

そして、バスバーカバー４００は、バスバー５００の収納空間とバスバーカバー４００の固定部位が互いに分離されている。すなわち、バスバー上部カバー４２０のカバー締結ホール４２２はバスバー５００の収納空間と連通しておらず、これにより高電圧端子１２０の密閉性が確保される。

【0058】

第２実施形態における締結部材３００も第１実施形態と同様に、モジュールリフティングリブ１３０の内部に挿入されるナット３１０と、締結ホール２１０とカバー締結ホール４２２、そして、モジュールリフティングホール１３２を貫通してナット３１０に対してねじ結合するボルト３１４であるか、または締結ホール２１０とカバー締結ホール４２２、そして、モジュールリフティングホール１３２を貫通して設置されるリベット３２０であり得る。ただし、サーマルバリアー２００とモジュールリフティングホール１３２との間にバスバー上部カバー４２０が介在されているので、ねじ緩みを防止するためのワッシャー３１２を追加配置する必要性は少ない。また、サーマルバリアー２００の追加的な組立剛性を確保するために、サーマルバリアー２００とモジュールハウジング１１０との接触面に耐熱シリコン３３０を塗布することもできることも同様である。

【0059】

図１０は、サーマルバリアー２００の他の実施形態を示す図面である。参考として、図１０には、締結部材３００であるリベット３２０と、追加的な組立剛性を確保するための耐熱シリコン３３０が示されている。そして、図７～図１０に示されたサーマルバリアー２００は、締結ホール２１０の周辺に凹状段差面２２０が形成されている。サーマルバリアー２００の段差面２２０は、モジュールリフティングリブ１３０がモジュールハウジング１１０の上面に対して形成される段差に対応する大きさに形成され得る。このようなサーマルバリアー２００の段差面２２０により、サーマルバリアー２００と高電圧端子１２０との間の間隙が減少することになり、これにより高電圧端子１２０の周囲に対する保護効果が向上し得る。

【0060】

以上、図面と実施形態などによって本発明をより詳細に説明した。しかしながら、本明細書に記載された図面または実施形態などに記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得る。

【符号の説明】

【0061】

１０：バッテリーパック
１２：パックケース
１４：センターフレーム
１００：バッテリーモジュール
１１０：モジュールハウジング
１２０：高電圧端子
１３０：モジュールリフティングリブ
１３２：モジュールリフティングホール
２００：サーマルバリアー
２１０：締結ホール
２２０：段差面
３００：締結部材
３１０：ナット
３１２：ワッシャー
３１４：ボルト
３２０：リベット
３３０：耐熱シリコン
４００：バスバーカバー
４１０：バスバー下部カバー
４１２：接続穴
４１４：フック
４２０：バスバー上部カバー
４２２：カバー締結ホール
５００：バスバー

【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】