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特表2024-543387仕切りプレート部が適用されたバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック
(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】2024-11-21
(54)【発明の名称】仕切りプレート部が適用されたバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20241114BHJP
H01M 50/291 20210101ALI20241114BHJP
H01M 50/507 20210101ALI20241114BHJP
H01M 10/658 20140101ALI20241114BHJP
H01M 50/249 20210101ALI20241114BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20241114BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20241114BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20241114BHJP
H01M 50/548 20210101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401F
H01M50/291
H01M50/507
H01M10/658
H01M50/249
H01M50/211
H01M10/625
H01M10/647
H01M50/548 301
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024527412
(86)(22)【出願日】2023-08-03
(85)【翻訳文提出日】2024-05-09
(86)【国際出願番号】 KR2023011449
(87)【国際公開番号】W WO2024029974
(87)【国際公開日】2024-02-08
(31)【優先権主張番号】10-2022-0097740
(32)【優先日】2022-08-05
(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】ジュン－フン・イ
(72)【発明者】
【氏名】ミン－ス・パク
【テーマコード（参考）】
5H031
5H040
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H031AA09
5H031CC01
5H031EE03
5H031KK02
5H040AA37
5H040AS04
5H040AS07
5H040AT04
5H040AT06
5H040AY04
5H040DD03
5H040NN03
5H043AA04
5H043AA13
5H043BA17
5H043CA08
5H043DA02
5H043DA08
5H043FA04
5H043JA07F
(57)【要約】
本発明によるバッテリーモジュールは、モジュールケースと、前記モジュールケースの内部に収容されており、一方向に積層されて並べられた複数のバッテリーセルからなるセル積層体と、前記バッテリーセルの間又は前記バッテリーセルの両端の電極リードに隣設された前記モジュールケースの内壁と前記セル積層体の一側面との間の収容空間を仕切る少なくとも１枚以上の仕切りプレート部と、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モジュールケースと、前記モジュールケースの内部に収容され、一方向に積層されて並べられた複数のバッテリーセルからなるセル積層体と、
隣接する前記バッテリーセル同士の間又は前記バッテリーセルの電極リードに隣設された前記モジュールケースの内壁と前記セル積層体の一側面との間の収容空間を仕切る少なくとも１枚以上の仕切りプレート部と、
を含む、バッテリーモジュール。
前記仕切りプレート部が前記収容空間を仕切り分離することによって、発火したバッテリーセルが発する高温のパーティクル粒子や火炎が隣接する前記バッテリーセルに伝播することを防止するかまたは遅延させる、バッテリーセル
【請求項2】
前記仕切りプレート部は、前記セル積層体の上面に配置された上面プレートと、
前記上面プレートの両端から折り曲げられるように設けられ、前記電極リードが貫通するリードスロットと、前記電極リードと電気的に接続された複数のバスバーとを含むバスバーフレームと、
前記バスバーフレームに突設され、前記収容空間を前記バッテリーセルが積層された積層方向に沿って仕切り分離する複数の分離隔壁部と、
を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項3】
前記仕切りプレート部は、前記バッテリーセルの間に配置された難燃パッドであって、両端が前記分離隔壁部を貫通して露出された前記難燃パッドをさらに含む、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項4】
前記分離隔壁部には、前記難燃パッドが貫通する貫通孔が設けられている、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項5】
前記上面プレート及び前記バスバーフレームは、下部が開口されたコ字状である、請求項３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、開放端部を備え、中空状に設けられて前記セル積層体を長手方向に沿って内部に嵌入可能なように設けられたケース本体と、
前記セル積層体の一側面部と向かい合っており、前記ケース本体の前記開放端部に結合されたケースカバーと、
を含む、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項7】
前記上面プレートには絶縁プレートが設けられており、前記ケース本体には前記絶縁プレートが収容された収容段差部が設けられている、請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項8】
前記上面プレートと前記バスバーフレームとの間には、横方向の軸心を基準として回動する第１のヒンジ部が設けられている、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項9】
前記バスバーフレームと前記分離隔壁部との間に、縦方向の軸心を基準として回動する第２のヒンジ部が設けられている、請求項７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。
【請求項11】
請求項１０に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２２年８月５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００９７７４０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ている内容は、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に関し、より具体的には、バッテリーモジュールの内部発火の際に、発火したバッテリーセルにおいて生じる燃焼吐出物、火炎、熱気などを他のバッテリーセルに移り難くして、バッテリーセルの連鎖的な発火を最大限に遅延させることができるバッテリーモジュールに関する。
【背景技術】
【0003】
電気エネルギーを化学エネルギーの形態に切り換え、充放電を繰り返し行うことが可能な半永久的な電池を、一回使用した後に再使用不可能な一次電池と区別して二次電池と称する。
【0004】
二次電池としては、リチウム二次電池、ニッケルカドミウム（Ｎｉ－Ｃｄ）電池、鉛蓄電池、ニッケル水素（Ｎｉ－ＭＨ）電池、空気亜鉛電池、アルカリマンガン電池などが挙げられる。これらのうち、鉛蓄軸電池とリチウム二次電池が最も盛んに商用化した二次電池であるといえる。
【0005】
特に、リチウム二次電池は、エネルギー貯蔵密度が高く、軽量化・小型化を図ることができる他、優れた安全性、低い放電率、長寿命といったような長所を有していることから、最近、電気車バッテリーとして盛んに活用されている。参考までに、リチウム二次電池は、製造形状に応じて、一般に、円筒型、角型、パウチ型に分類され、使用用途もまた、電気車バッテリーの他にも、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）のバッテリー、その他の電気装置などにまたがっている。
【0006】
現在、１つのリチウム二次電池セルの作動電圧は、約２．５Ｖ～４．５Ｖ前後である。したがって、電気車のエネルギー源として二次電池を適用するためには、複数のリチウムイオン電池セルを直列に及び／又は並列に接続したバッテリーモジュールを構成し、再び前記バッテリーモジュールを直列に及び／又は並列に接続したバッテリーパックを構成する。
【0007】
一方、二次電池は、充放電に際して化学反応を伴うが故に、適正温度よりもさらい高い環境下で用いられる場合に性能の低下が現れる恐れがあり、適正な温度に熱を制御することができない場合に予期しない発火や爆発の可能性が相存する。また、バッテリーモジュールは、このような二次電池をモジュールハウジングの内部に集約的に収容している構造となっているが故に、いずれか１つの二次電池において熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）が発生すると（熱暴走が発生した二次電池をトリガーセル（ｔｒｉｇｇｅｒ ｃｅｌｌ）と呼称する）、周りの二次電池に熱と火炎が速やかに伝播するので、周りの二次電池の連鎖的な発火が誘発され易くなることが懸念される。
【0008】
これにより、数個のセル単位ごとに隔壁を設けてトリガーセルの暴走が隣接セルないしは全体のモジュールに伝播することを最大限に遅延させることによってバッテリーパックの爆発を遮断し、バッテリーパックの発火の際に使用者の退避時間を十分に確保することのできるバッテリーパックの構造の改善が至急望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の一つの目的は、上記のような問題に鑑みて創作されたものであって、熱暴走の起きたトリガーセルの熱及び火炎が隣接セルに伝播することを阻止したり最大限に遅延させることによってバッテリーパックの爆発を遮断し、バッテリーパックの発火の際に使用者の退避時間を十分に確保することのできるバッテリーモジュールを提供することである。
【0010】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上述した課題に何ら制限されるものではなく、言及されていない他の課題は、下記に記載されている発明の説明から当業者にとって明らかに理解できる筈である。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明によるバッテリーモジュールは、モジュールケースと、前記モジュールケースの内部に収容されており、一方向に積層されて並べられた複数のバッテリーセルからなるセル積層体と、前記バッテリーセルの間又は前記バッテリーセルの両端の電極リードに隣設された前記モジュールケースの内壁と前記セル積層体の一側面との間の収容空間を互いに仕切る少なくとも１枚以上の仕切りプレート部と、を含み得る。
【0012】
前記仕切りプレート部は、前記セル積層体の上面に配置された上面プレートと、前記上面プレートの両端から折り曲げられるように設けられ、前記電極リードが貫通するリードスロットと、前記電極リードと電気的に接続された複数のバスバーとを含むバスバーフレームと、前記バスバーフレームに突設され、前記収容空間を前記バッテリーセルが積層された積層方向に沿って仕切り分離する複数の分離隔壁部と、を含み得る。
【0013】
前記仕切りプレート部は、前記バッテリーセルの間に配置されるが、両端が前記分離隔壁部を貫通して露出された難燃パッドをさらに含み得る。
【0014】
前記分離隔壁部には、前記難燃パッドが貫通する貫通孔が設けられ得る。
【0015】
前記上面プレート及び前記バスバーフレームは、下部が開口されたコ字状であり得る。
【0016】
前記モジュールケースは、開放端部を備え、中空状に設けられて前記セル積層体を長手方向に沿って内部に嵌入可能なように設けられたケース本体と、前記セル積層体の一側面部と向かい合っており、前記ケース本体の前記開放端部に結合されたケースカバーと、を含み得る。
【0017】
前記上面プレートには絶縁プレートが設けられ、前記ケース本体には前記絶縁プレートが収容された収容段差部が設けられ得る。
【0018】
前記上面プレートと前記バスバーフレームとの間には、横方向（バッテリーセルの積層方向）の軸心を基準として回動する第１のヒンジ部が設けられ得る。
【0019】
前記バスバーフレームと前記分離隔壁部との間に、縦方向（バッテリーセルの積層方向に対して垂直な方向）の軸心を基準として回動する第２のヒンジ部が設けられ得る。
【0020】
本発明の他の態様によれば、上述したバッテリーモジュールを１つ以上含むバッテリーパックが提供され得る。
【0021】
本発明のさらに他の態様によれば、前記バッテリーパックを含む自動車が提供され得る。
【発明の効果】
【0022】
本発明の一態様によれば、熱暴走の起きたトリガーセルの熱及び火炎が隣接セルに伝播することを阻止したり最大限に遅延させることによってバッテリーパックの爆発を遮断し、バッテリーパックの発火の際に使用者の退避時間を十分に確保することのできるバッテリーモジュールが提供されることが可能になる。
【0023】
すなわち、本発明によるバッテリーモジュールは、特定のバッテリーセルの発火の際に生じる熱気、火炎などが移動可能なバッテリーモジュールの内部の収容空間（セル積層体とケースカバーとの間の空間）が仕切りプレート部によりブロック及び遮断されている。前記仕切りプレート部に遮られて、発火したトリガーセルに生じた熱気、高温のパーティクル粒子、火炎などが隣接のバッテリーセルに移り難くなって、バッテリーセルの連鎖的な発火ないし爆発を最大限に遅延させることが可能になる。
【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、発明の内容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のためのものであるため、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るものではない。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態によるセル積層体と仕切りプレート部の概略正面図である。
【図5】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部分に関する概略横断面図である。
【図6】本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部分に関する概略縦断面図である。
【図7】本発明の他の実施形態による仕切りプレート部に絶縁プレート及び第１のヒンジ部が装着された状態の概略的な斜視図である。
【図8】本発明の他の実施形態による仕切りプレート部がセル積層体及びモジュールケースに組み立てられた状態の縦断面図である。
【図9】本発明のさらに他の実施形態による仕切りプレート部の斜視図である。
【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、本明細書及び特許請求の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ずる意味及び概念で解釈されるものである。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ている構成は、本発明の最も好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１は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの概略的な斜視図であり、図２は、図１のバッテリーモジュールの主な構成要素に関する分解斜視図であり、図３は、図２の仕切りプレート部の概略的な斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態によるセル積層体と仕切りプレート部の概略正面図であり、図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部分に関する概略横断面図であり、図６は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの一部分に関する概略縦断面図である。
【0028】
これらの図面を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、モジュールケース２００、セル積層体１１０及び仕切りプレート部３００を含む。
【0029】
説明のしやすさのために、セル積層体１１０から説明する。
【0030】
前記セル積層体１１０は、複数のバッテリーセル１１１を積層して形成したバッテリーセル１１１の集合体である。すなわち、前記セル積層体１１０は、図２に示すように、広い面が立てられて一方向（Ｘ方向）に積層された複数のパウチ型バッテリーセル１１１の集団であり得る。そして、複数のセル積層体が集まってセルアセンブリを構成し得る。
【0031】
前記パウチ型バッテリーセル１１１は、電極組立体と、前記電極組立体を収容するパウチケース及び電極組立体と接続され、パウチケースの外側に引き出されて電極端子として機能する一対の電極リード１１２を含む。前記一対の電極リード１１２は、バッテリーセル１１１の両端、すなわち、長手方向（＋Ｙ方向または－Ｙ方向）に引き出される。
【0032】
必要に応じて、前記パウチ型バッテリーセル１１１は、電極リード１１２がＹ軸方向の一方の端、たとえば、＋Ｙ軸方向の端部にのみ位置する形状を呈することもある。一方、本発明は、このようなバッテリーセル１１１の具体的な種類や形状もしくは形態により何ら制限されるものではなく、本発明の出願時点における公知の多種多様なバッテリーセル１１１が本発明のセル積層体１１０を構成する上で採用可能である。
【0033】
モジュールケース２００は、セル積層体１１０を外部の衝撃などから保護するための構成要素であって、好ましくは、機械的な剛性に優れた材質から作製され得る。この実施形態によるモジュールケース２００は、図１及び図２に示されているように、ケース本体２１０とケースカバー２２０を含む。
【0034】
ケース本体２１０は、長手方向の両方の終端が開かれた開放端部Ｏを備え、内部が空いている中空構造からなる四角い管の形状を呈して、セル積層体１１０を長手方向に沿って内部に嵌入可能なように設けられ得る。すなわち、ケース本体２１０は、その内部にセル積層体１１０を摺動ないし締まり嵌めの方式により嵌入可能なように構成され得る。
【0035】
ケースカバー２２０は、バッテリーセル１１１の電極リード１１２が位置しているセル積層体１１０の一側面部、すなわち、バスバーフレーム１２０上のバスバー１３０に電極リード１１２が固定されるように接続された部分が外部に露出されないようにするために、前記セル積層体１１０の一側面部と向かい合っており、前記ケース本体２１０の開放端部Ｏに結合できるように設けられ得る。前記ケースカバー２２０は、例えば、内側は絶縁素材からなり、外側は金属素材からなるように構成され、前記ケース本体２１０と溶接により固定結合されるように構成され得る。
【0036】
一方、図面の描きやすさのために図示はしないが、ケースカバー２２０は、バッテリーモジュール１０の正極ターミナルと負極ターミナル又はコネクターのように外部への露出が必要となる部品の露出のために部分的に孔やスリットを備え得る。
【0037】
仕切りプレート部３００は、前記バッテリーセル１１１の間又は前記セル積層体１１０の一側面に設けられ、前記バッテリーセル１１１の間又は前記バッテリーセル１１１の両端の電極リード１１２に隣設される前記モジュールケース２００の内壁と前記セル積層体１１０の一側面との間の収容空間を互いに仕切る役割を果たす。
【0038】
仕切りプレート部３００は、主として図３に示されているように、前記セル積層体１１０の上面に配置される上面プレート３１０と、前記上面プレート３１０の両端から折り曲げられるように設けられ、前記電極リード１１２が貫通するリードスロット３２１と前記電極リード１１２と電気的に接続される複数のバスバー３２２とを含むバスバーフレーム３２０と、前記バスバーフレーム３２０に突設され、前記収容空間を前記バッテリーセル１１１が積層される積層方向に沿って仕切り分離する複数の分離隔壁部３３０及び前記バッテリーセル１１１の間に配置されるが、両端が前記分離隔壁部３３０を貫通して露出される難燃パッド３４０を含む。
【0039】
上面プレート３１０は、セル積層体１１０の上部面を覆うように所定の幅（例えば、バッテリーセル１１１の６個の厚さ）を有するように設けられ、上面プレート３１０の両端に一対のバスバーフレーム３２０と互いに接続される。これにより、上面プレート３１０及び前記バスバーフレーム３２０の配置形状は、下部が開口されたコ字状を呈する。
【0040】
上面プレート３１０は、セル積層体１１０の上部面に配置されて前記セル積層体１１０の上面とケース本体２１０との間の遊隙（遊び）空間を仕切って熱暴走の起きたトリガーセルの熱及び火炎が１次的に隣接セルに伝播することを阻止したり最大限に遅延させる役割を果たす。
【0041】
バスバーフレーム３２０は、図３及び図４に示されているように、上面プレート３１０の両端から折り曲げられるように設けられて、前記セル積層体１１０の前方（＋Ｙ方向）又は後方（－Ｙ方向）を覆うサイズの板状体の形状に設けられる。このようなバスバーフレーム３２０は、上面プレート３１０と併せて、電気絶縁性素材から射出成形できるため、熱暴走の起きたトリガーセルの熱及び火炎が１次的に隣接セルに伝播することを阻止したり最大限に遅延させる役割を果たす。
【0042】
前記バスバーフレーム３２０は、パウチ型バッテリーセル１１１の電極リード１１２を＋Ｙ軸又は－Ｙ軸の方向に通過させることが可能な複数のリードスロット３２１を備え、前記複数のリードスロット３２１は、バッテリーセル１１１の積層方向（Ｘ方向）に沿って配備され得る。このため、リードスロット３２１を介して電極リード１１２が貫通することが可能になる。
【0043】
バスバー３２２は、図４に示されているように、一対のリードスロット３２１の間に設けられ、リードスロット３２１を介して露出された一対の電極リード１１２は、中央のバスバー３２２側に折り曲げられ、バスバー３２２の表面に溶接されて固定され、電気的に接続される。このようなバスバー３２２は、バッテリーセル１１１が積層される積層方向に沿って複数本で配置される。複数のバスバー３２２は、電気伝導性の材質、たとえば、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属から作製されて電極リード１１２と電気的に通電される。
【0044】
一方、図面には、セル積層体１１０の両端、すなわち、前後面に電極リード１１２のみが露出される構成に単純化しているが、電極リード１１２の他に、コネクターやその他のプリント回路基板（ＰＣＢ）、センシング手段などの追加のさらなる部品を配設することもあり、前記追加のさらなる部品を支持及び固定するための別途の支持構造がさらに付設されることもある。
【0045】
分離隔壁部３３０は、図５及び図６に示されているように、前記バスバーフレーム３２０から突設され、前記バッテリーセル１１１の両端の電極リード１１２に隣設される前記モジュールケース２００の内壁の間の収容空間を仕切り分離する。分離隔壁部３３０は、複数が設けられて前記収容空間を前記バッテリーセル１１１が積層される積層方向に沿って複数に仕切り分離し得る。
【0046】
図６に示されているように、分離隔壁部３３０の高さは、上面プレート３１０の上面の高さに対応するように設けられ、モジュールケース２００の底壁と当接するように設けられて電極リード１１２が配置される収容空間の上部の隙間ないしは下部の隙間が全くなしに、完全に仕切り分離され得る。また、分離隔壁部３３０には貫通孔が設けられ、貫通孔を介して難燃パッド３４０の両端が分離隔壁部３３０の端部よりも相対的にさらに外側に突出して露出され得る。
【0047】
難燃パッド３４０は、主として図５を参照すると、前記バッテリーセル１１１の間に配置されてバッテリーセル１１１の間の遊隙空間を互いに仕切る。そして、難燃パッド３４０の両端部は、前記分離隔壁部３３０の貫通孔を貫通するように配置されて収容空間に露出されるように設けられ、難燃パッド３４０の先端は、ケースカバー２２０の内壁と当接するように設けられる。ここで、難燃パッド３４０は、熱伝導性が低く、しかも、耐熱性に優れた素材（例えば、シリコン、マイカ（ｍｉｃａ））であり得る。
【0048】
このような実施構成によれば、バッテリーセル１１１の間の遊隙空間に、図５に示すように、難燃パッド３４０が介在してバッテリーモジュール１０の内部発火の際に、発火したトリガーセルにおいて生じる熱気、高温のパーティクル粒子、火炎などがバッテリーセル１１１の積層方向に隣り合うバッテリーセル１１１に伝播することが最大限に抑えられる。
【0049】
また、このような実施構成に従い、セル積層体１１０に仕切りプレート部３００を装着し、次いで、ケース本体２１０とケースカバー２２０とを組み合わせると、図５及び図６に示すように、セル積層体１１０の一側面部と隣り合うケースカバー２２０の間の収容空間が分離隔壁部３３０と難燃パッド３４０によりＳ１とＳ２の空間に完全に仕切られる。このように、分離隔壁部３３０及び難燃パッド３４０が収容空間を仕切り分離することにより、発火したトリガーセルから前記収容空間へと部分的に流出及び流動可能な熱気、高温のパーティクル粒子、火炎などが隣のバッテリーセル１１１に伝播しなくなる。
【0050】
さらに、トリガーセルと隣り合うバッテリーセル１１１とそれらの電極リード１１２及びバスバー３２２は、熱的ダメージをあまり受けなくなるので、すべてのバッテリーセル１１１及びバッテリーモジュールが発火ないし爆発するまでかかる時間が長引くことができ、その結果、使用者は、バッテリーモジュール１０の内部発火の際に火災が燃え広がったり燃え移ったりしないうちに、これに気づき、より一層安全な状況下で退避可能な退避時間が十分に確保されることが可能になる。
【0051】
【0052】
図７は、本発明の他の実施形態による仕切りプレート部に絶縁プレート及び第１のヒンジ部が装着された状態の概略的な斜視図であり、図８は、本発明の他の実施形態による仕切りプレート部がセル積層体及びモジュールケースに組み立てられた状態の縦断面図であり、図９は、本発明のさらに他の実施形態による仕切りプレート部の斜視図であり、図１０は、図９の仕切りプレート部が組み立てられたバッテリーモジュールの一部分に関する概略横断面図である。
【0053】
先の図面と同じ部材番号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複する説明は省略し、前述した実施形態との相違点に重点をおいて説明する。
【0054】
本発明の他の実施形態によるバッテリーモジュールは、前述した実施形態と比較したとき、仕切りプレート部３００Ａに追加のさらなる構成要素が設けられる。すなわち、前記上面プレート３１０には、さらに絶縁プレート３１１が設けられ、前記ケース本体２１０には、前記絶縁プレート３１１が収容される収容段差部２１１が設けられ、前記上面プレート３１０と前記バスバーフレーム３２０との間には、横方向の軸心を基準として回動する第１のヒンジ部３５０が設けられ得る。
【0055】
図７及び図８に示されているように、上面プレート３１０とケース本体２１０との間に絶縁プレート３１１が介在し、ここで、絶縁プレート３１１は、セル積層体１１０と剛性のために金属材質からなるモジュールケース２００との絶縁のための手段であって、例えば、プラスチック材質のように、電気絶縁性を有する材質からなり、前記上面プレート３１０の上部に配置され得る。
【0056】
また、絶縁プレート３１１は、セル積層体１１０とここに結合された仕切りプレート部３００がケース本体２１０の内部に組み立てられるときに組み立て公差が形成されるとき、間隙ないしは遊隙を埋め込む機能をも行い得る。
【0057】
そして、ケース本体２１０には、前記絶縁プレート３１１が収容される収容段差部２１１が設けられ、収容段差部２１１を介して絶縁プレート３１１が容易にケース本体２１０の内部に嵌入できるようにする。
【0058】
そして、上面プレート３１０とバスバーフレーム３２０は、コ字状に設けられて組み立てを行い難い可能性があるため、第１のヒンジ部３５０を介して上面プレート３１０に対してバスバーフレーム３２０を並ぶように拡開させた状態で、セル積層体１１０に組み立てられてもよいし、あるいは、セル積層体１１０に上面プレート３１０が定位置に載置及び組み立てられた後、第１のヒンジ部３５０を介してバスバーフレーム３２０を９０°回動させてリードスロット３２１に電極リード１１２を露出させた後、溶接結合が行われてもよいので、組み立て易い。
【0059】
このとき、既にバッテリーセル１１１に介在した状態の難燃パッド３４０もまた、バスバーフレーム３２０が回動することから、さらに組み立てられ易い。
【0060】
一方、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーモジュールの仕切りプレート部３００Ｂは、バスバーフレーム３２０と前記分離隔壁部３３０との間に縦方向の軸心を基準として回動する第２のヒンジ部３６０が設けられ得る。
【0061】
【0062】
すなわち、任意のバッテリーセル１１１において事象が生じた状況下で、図５～図７に示す分離隔壁部３３０が固定された実施構成に比べて、分離隔壁部３３０Ｂが第２のヒンジ部３６０を介して手動ないしは自動的に回動してバスバーフレーム３２０に対して分離隔壁部３３０Ｂが所定の角度で傾けられるように設けられ得る。一例を挙げると、暴走の度合いや火炎の発生具合に応じて、図１０中の右側の分離隔壁部３３０Ｂが第２のヒンジ部３６０を介して時計回り方向に所定の角度だけ回動して火炎を傾けられた分離隔壁部３３０Ｂが積極的に遮断してＳ１とＳ２の空間をさらに容易に仕切り分離することができる。
【0063】
逆に、同第２のヒンジ部３６０が反時計回り方向に所定の角度だけ回動して一時的に火炎を回避して分離隔壁部３３０Ｂないしは難燃パッド３４０を保護するように配置されることもある。また、第２のヒンジ部３６０を介した分離隔壁部３３０Ｂの角度の度合いを異ならせて、事象の発生状況ないしは暴走の状態に対して機敏に対応することができて、能動的な熱的ダメージの管理を行うことができる。
【0064】
一方、本発明によ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１０を１つ以上含み得る。本発明によるバッテリーパックは、１つ以上のバッテリーモジュール１０の充放電を統合制御するためのマスターバッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどと上述した構成品を収容するためのパックケースをさらに含み得る。
【0065】
本発明によるバッテリーパックは、エネルギー貯蔵デバイスに適用可能であるか、あるいは、電動スクーター、電気自動車やハイブリッド自動車などの自動車に適用可能である。
【0066】
以上、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、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する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。
【0067】
一方、本明細書においては、上、下、左、右、前、後などの方向指示語が用いられたが、これらの用語は説明のしやすさのために用いられたものに過ぎず、対象となる物事の位置や観測者の位置などに応じて異なってくる可能性があるということは本発明の当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【0068】
１０ バッテリーモジュール
１１０ セル積層体
１１１ パウチ型バッテリーセル
１１１ バッテリーセル
１１２ 電極リード
１２０ バスバーフレーム
１３０ バスバー
２００ モジュールケース
２１０ ケース本体
２１１ 収容段差部
２２０ ケースカバー
３００ プレート部
３００Ａ プレート部
３００Ｂ プレート部
３１０ 上面プレート
３１１ 絶縁プレート
３２０ バスバーフレーム
３２１ リードスロット
３２２ バスバー
３３０ 分離隔壁部
３３０Ｂ 分離隔壁部
３４０ 難燃パッド
３５０ 第１のヒンジ部
３６０ 第２のヒンジ部
Ｏ 開放端部
１１０ セル積層体
１１１ パウチ型バッテリーセル
１１１ バッテリーセル
１１２ 電極リード
１２０ バスバーフレーム
１３０ バスバー
２００ モジュールケース
２１０ ケース本体
２１１ 収容段差部
２２０ ケースカバー
３００ プレート部
３００Ａ プレート部
３００Ｂ プレート部
３１０ 上面プレート
３１１ 絶縁プレート
３２０ バスバーフレーム
３２１ リードスロット
３２２ バスバー
３３０ 分離隔壁部
３３０Ｂ 分離隔壁部
３４０ 難燃パッド
３５０ 第１のヒンジ部
３６０ 第２のヒンジ部
Ｏ 開放端部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モジュールケースと、前記モジュールケースの内部に収容され、一方向に積層されて並べられた複数のバッテリーセルからなるセル積層体と、
隣接する前記バッテリーセル同士の間又は前記バッテリーセルの電極リードに隣設された前記モジュールケースの内壁と前記セル積層体の一側面との間の収容空間を仕切る少なくとも１枚以上の仕切りプレート部と、
を含む、バッテリーモジュール。
前記仕切りプレート部が前記収容空間を仕切り分離することによって、発火したバッテリーセルが発する高温のパーティクル粒子や火炎が隣接する前記バッテリーセルに伝播することを防止するかまたは遅延させる、バッテリーセル
【請求項2】
前記仕切りプレート部は、前記セル積層体の上面に配置された上面プレートと、
前記上面プレートの両端から折り曲げられるように設けられ、前記電極リードが貫通するリードスロットと、前記電極リードと電気的に接続された複数のバスバーとを含むバスバーフレームと、
前記バスバーフレームに突設され、前記収容空間を前記バッテリーセルが積層された積層方向に沿って仕切り分離する複数の分離隔壁部と、
を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項3】
前記仕切りプレート部は、前記バッテリーセルの間に配置された難燃パッドであって、両端が前記分離隔壁部を貫通して露出された前記難燃パッドをさらに含む、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項4】
前記分離隔壁部には、前記難燃パッドが貫通する貫通孔が設けられている、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項5】
前記上面プレート及び前記バスバーフレームは、下部が開口されたコ字状である、請求項３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、開放端部を備え、中空状に設けられて前記セル積層体を長手方向に沿って内部に嵌入可能なように設けられたケース本体と、
前記セル積層体の一側面部と向かい合っており、前記ケース本体の前記開放端部に結合されたケースカバーと、
を含む、請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項7】
前記上面プレートには絶縁プレートが設けられており、前記ケース本体には前記絶縁プレートが収容された収容段差部が設けられている、請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項8】
前記上面プレートと前記バスバーフレームとの間には、前記積層方向の軸心を基準として回動する第１のヒンジ部が設けられている、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項9】
前記バスバーフレームと前記分離隔壁部との間に、前記積層方向に対して垂直な方向の軸心を基準として回動する第２のヒンジ部が設けられている、請求項７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。
【請求項11】
請求項１０に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
【国際調査報告】