特表 2024-545027 バッテリーモジュール、当該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び車両

(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】2024-12-05

(54)【発明の名称】バッテリーモジュール、当該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び車両

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/342 20210101AFI20241128BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/273 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/278 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H01M50/342 201

H01M50/211

H01M50/271 S

H01M50/273

H01M50/278

H01M50/271 B

H01M50/249

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024531690

(86)(22)【出願日】2023-08-14

(85)【翻訳文提出日】2024-05-28

(86)【国際出願番号】 KR2023012048

(87)【国際公開番号】W WO2024111789

(87)【国際公開日】2024-05-30

(31)【優先権主張番号】10-2022-0156386

(32)【優先日】2022-11-21

(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】ジュン－ヨブ・ソン

(72)【発明者】

【氏名】ヒェ－ミ・ジュン

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012AA03

5H012AA07

5H012BB08

5H012CC10

5H012FF01

5H040AA33

5H040AS01

5H040AS07

5H040AT04

5H040AT06

5H040AY05

5H040CC34

(57)【要約】

本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールは、複数の面によって取り囲まれた内部空間を有し、前記内部空間にバッテリーセルを収容し、前記複数の面のうちの第１の面に、前記内部空間と連通する少なくとも１つのベント孔が設けられたモジュールケースと、前記モジュールケースに取り付けられて前記少なくとも１つのベント孔を覆うベント孔カバーと、を含み、前記ベント孔カバーは、前記少なくとも１つのベント孔に対応する、前記ベント孔カバーの一部分に設けられ、前記バッテリーセルからのベントガスによって開放されるように構成された開放部を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の面によって取り囲まれた内部空間を有し、前記内部空間にバッテリーセルを収容し、前記複数の面のうちの第１の面に、前記内部空間と連通する少なくとも１つのベント孔が設けられたモジュールケースと、
前記モジュールケースに取り付けられて前記少なくとも１つのベント孔を覆うベント孔カバーと、
を含み、
前記ベント孔カバーは、
前記少なくとも１つのベント孔に対応する、前記ベント孔カバーの一部分に設けられた開放部であって、前記バッテリーセルからのベントガスによって開放されるように構成された前記開放部を備える、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記ベント孔カバーは、シート状に形成されており、前記複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込んだ状態で前記モジュールケースに取り付けられている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記ベント孔カバーは、可撓性材料で構成されている、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記可撓性材料は、ポリイミド、芳香族ポリアミド及びフッ素樹脂のうちの１種または２種以上を含む、請求項３に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記ベント孔カバーは、接着層が設けられた取り付け面を有し、前記取り付け面を介して前記モジュールケースの外面に取り付けられるように構成されている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記ベント孔カバーは、
前記開放部を有し、前記第１の面を覆うカバー部と、
前記カバー部の一方の端から延び、前記複数の面のうちの前記第１の面と隣接する第２の面に取り付けられた第１の取り付け部と、
前記カバー部の他方の端から延び、前記複数の面のうちの前記第１の面と隣接する第３の面に取り付けられた第２の取り付け部と、を含む、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記開放部は、
前記モジュールケースに密着して、対応するベント孔の開口を閉鎖する一方、前記ベントガスの発生時には、前記モジュールケースから離間して前記開口を開放するように構成されたリード部と、
一方の端が、前記リード部を除く、前記ベント孔カバーの他の部分と接続されており、他方の端が前記リード部に接続されていて、前記モジュールケースから離間した前記リード部を支持するように構成された少なくとも１つの支持部と、を備える、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記モジュールケースは、前記対応するベント孔の内部に設けられ、前記リード部が前記対応するベント孔の内部に入るのを遮断するように構成された遮断ビームを備える、請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記少なくとも１つの支持部は、
前記リード部を支持するように構成されたメイン支持部と、
前記リード部を支持するために前記メイン支持部から離間した位置に配設された複数のサブ支持部であって、前記ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えると破断するように構成された前記複数のサブ支持部と、を含む、請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記少なくとも１つのベント孔は、第１の方向に配列された複数のベント孔を含み、
前記ベント孔カバーは、前記複数のベント孔の各々に対応する複数の開放部として、互いに異なる数の前記サブ支持部を含む複数の開放部を備え、
前記複数の開放部は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に多くのサブ支持部を含む開放部が位置するように構成されている、請求項９に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

前記少なくとも１つのベント孔は、互いに異なるサイズの開口を有し、第１の方向に配列された複数のベント孔を含み、
前記複数のベント孔は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に小さいサイズの開口を有するベント孔が位置するように構成されている、請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項12】

前記ベント孔カバーは、前記複数のベント孔の各々に対応する、互いに異なるサイズのリード部を有する複数の開放部を含み、
前記複数の開放部は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に小さいサイズのリード部を有する開放部が位置するように構成されている、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項13】

請求項１から１２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14】

請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２２年１１月２１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１５６３８６号に基づく優先権を主張し、当該特許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、当該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び車両に関し、より詳細には、充放電可能な複数のバッテリーセルを備えるバッテリーモジュール、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び車両に関する。

【背景技術】

【0003】

一般に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）とは、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッケルカドミウムバッテリー、ニッケル水素バッテリー、ニッケル亜鉛バッテリーなどといったように、繰り返し充放電が可能なバッテリーのことをいう。最も基本的な二次電池に該当するバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）は、約２．５Ｖ～４．２Ｖの出力電圧を提供することができる。

【0004】

近年、このような二次電池が電気車両（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）やエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのように高い出力電圧と大量の充電容量を要する装置に適用されることに伴い、複数のバッテリーセルを直列、並列、または直列と並列を組み合わせた方法で接続して構成されたバッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）と、このようなバッテリーモジュールを再び直列、並列、または直列と並列を組み合わせた方法で接続して構成されたバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）とが広く使用されている。

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示されているように、従来のバッテリーモジュールは、密に積層された複数のバッテリーセルを、密閉構造の金属ケースの内部に収容する方式で製造されるていため、バッテリーモジュールの内部のいずれか１つのバッテリーセルでベントガスが発生した場合、当該ベントガスをバッテリーモジュールの外部に排出することが難しく、バッテリーモジュールの内部に熱エネルギーが蓄積され、短時間で他のバッテリーセルの連鎖的な熱暴走や発火を引き起こすという問題がある。

【0006】

また、このような従来のバッテリーモジュールでは、高温及び高圧のベントガスを意図した方向に排出することができないため、熱暴走が発生した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の損傷や連鎖的な熱暴走を引き起こすという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】韓国公開特許公報第１０－２０２２－００５２１８３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする技術的課題は、バッテリーモジュールの内部に収容されたバッテリーセルからのベントガスを速やかにバッテリーモジュールの外部に排出し、熱伝播時間を遅延させることができるバッテリーモジュール、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び車両を提供することである。

【0009】

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記ベントガスの排出方向を意図された方向に制御することにより、当該バッテリーモジュールに収容されたバッテリーセル及び当該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の損傷、連鎖的な熱暴走または連鎖的な発火を防止することができるバッテリーモジュール、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に係るバッテリーモジュールは、複数の面によって取り囲まれた内部空間を有し、前記内部空間にバッテリーセルを収容し、前記複数の面のうちの第１の面に、前記内部空間と連通する少なくとも１つのベント孔が設けられたモジュールケースと、前記モジュールケースに取り付けられて前記少なくとも１つのベント孔を覆うベント孔カバーと、を含み、前記ベント孔カバーは、前記少なくとも１つのベント孔に対応する、前記ベント孔カバーの一部分に設けられ、前記バッテリーセルからのベントガスによって開放されるように構成された開放部を備える。

【0011】

一実施形態において、前記ベント孔カバーは、シート（ｓｈｅｅｔ）状に形成されており、前記複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込んだ状態で前記モジュールケースに取り付けられ得る。

【0012】

一実施形態において、前記ベント孔カバーは、可撓性材料から構成され得る。

【0013】

一実施形態において、前記可撓性材料は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド（ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）及びフッ素樹脂（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）のうちの１種又は２種以上を含み得る。

【0014】

一実施形態において、前記ベント孔カバーは、接着層が設けられた取り付け面を有し、前記取り付け面を介して前記モジュールケースの外面に取り付けられるように構成され得る。

【0015】

一実施形態において、前記ベント孔カバーは、前記開放部を有し、前記第１の面を覆うカバー部と、前記カバー部の一方の端から延び、前記複数の面のうちの前記第１の面と隣接する第２の面に取り付けられた第１の取り付け部と、前記カバー部の他方の端から延び、前記複数の面のうちの前記第１の面と隣接する第３の面に取り付けられた第２の取り付け部と、を含み得る。

【0016】

一実施形態において、前記開放部は、前記モジュールケースに密着して、対応するベント孔の開口を閉鎖する一方、前記ベントガスの発生時には、前記モジュールケースから離間して前記開口を開放するように構成されたリード部と、一方の端が、前記リード部を除く、前記ベント孔カバーの他の部分に接続されており、他方の端が前記リード部に接続されていて、前記モジュールケースから離間した前記リード部を支持するように構成された少なくとも１つの支持部と、を備え得る。

【0017】

一実施形態において、前記モジュールケースは、前記対応するベント孔の内部に設けられ、前記リード部が前記対応するベント孔の内部に入るのを遮断するように構成された遮断ビームを備え得る。

【0018】

一実施形態において、前記少なくとも１つの支持部は、前記リード部を支持するように構成されたメイン支持部と、前記リード部を支持するために前記メイン支持部から離間した位置に配設された複数のサブ支持部であって、前記ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えると破断するように構成された前記複数のサブ支持部と、を含み得る。

【0019】

一実施形態において、前記少なくとも１つのベント孔は、第１の方向に配列された複数のベント孔を含み、前記ベント孔カバーは、前記複数のベント孔の各々に対応する複数の開放部として、互いに異なる数の前記サブ支持部を含む複数の開放部を備え、前記複数の開放部は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に多くのサブ支持部を含む開放部が位置するように構成され得る。

【0020】

一実施形態において、前記少なくとも１つのベント孔は、互いに異なるサイズの開口を有し、第１の方向に配列された複数のベント孔を含み、前記複数のベント孔は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に小さいサイズの開口を有するベント孔が位置するように構成され得る。

【0021】

一実施形態において、前記ベント孔カバーは、前記複数のベント孔の各々に対応する、互いに異なるサイズのリード部を有する複数の開放部を含み、前記複数の開放部は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に小さいサイズのリード部を有する開放部が位置するように構成され得る。

【0022】

本発明の他の一態様に係るバッテリーパックは、上述した実施形態のうちのいずれかの実施形態によるバッテリーモジュールを含み得る。

【0023】

本発明のさらに他の一態様に係る車両は、上述した実施形態のうちのいずれかの実施形態によるバッテリーモジュールを含み得る。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、バッテリーセルを収容するバッテリーモジュールのモジュールケースが、バッテリーセルからのベントガスを排出するベント孔を備え、前記モジュールケースに取り付けられて前記ベント孔を覆うベント孔カバーが、前記ベントガスによって開放されるように構成された開放部を備えることにより、バッテリーモジュールの内部に異物が侵入することを防止しつつ、バッテリーセルから発生したベントガスを速やかにバッテリーモジュールの外部に排出することができる。その結果、バッテリーモジュールの内部に蓄積される熱エネルギーを最小化して熱伝播時間を遅延させることができ、かつ、前記バッテリーモジュールに収容された他のバッテリーセルの連鎖的な熱暴走や発火を防止することができる。

【0025】

また、前記バッテリーモジュールのベント孔が前記モジュールケースの複数の面のうちの特定の面にのみ設けられることにより、バッテリーセルから発生した高温及び高圧のベントガスを意図された方向に排出することができ、その結果、前記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の損傷や連鎖的な熱暴走を防止することができる。

【0026】

さらに、前記ベント孔カバーが、可撓性材料のシート状に形成されており、前記モジュールケースの複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込んだ状態で前記モジュールケースに取り付けられることにより、バッテリーモジュールの軽量化及び製造工程の簡略化を図りつつ、ベント孔カバーがベントガスの圧力によってモジュールケースから外れてしまうことを防止することができる。

【0027】

さらにまた、前記ベント孔カバーの開放部が、前記リード部を支持するメイン支持部と、前記リード部を支持するために前記メイン支持部から離間した位置に配設された複数のサブ支持部であって、前記ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えると破断するように構成された複数のサブ支持部と、を含むことにより、ベントガスの圧力に応じてベント孔の開口面積を調整することができる。

【0028】

これらに加えて、ベント孔の内部に遮断ビームが設けられていることにより、当該ベント孔の開口を開閉する前記開放部のリード部が外部圧力によって破断して当該ベント孔の内部に押し込まれることを防止することができる。

【0029】

さらに、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、本発明による様々な実施形態が、上記において言及されていない色々な技術的課題を解決することができるということを、以下の説明から明らかに理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【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斜視図である。

【図2】図１に示すバッテリーモジュールの分解斜視図である。

【図3】モジュールケースに取り付けられる前のベント孔カバーの形状を示す平面図である。

【図4】図１のＡ１部分の拡大図である。

【図5】図４に示すベント孔カバーの線Ｓ１－Ｓ１’に沿った断面図である。

【図6】図５に示すベント孔カバーの開放動作を示す図である。

【図7】本発明の一変形実施形態によるベント孔カバーの開放部を示す図である。

【図8】図７に示すベント孔カバーの線Ｓ２－Ｓ２’に沿った断面図である。

【図9】図８に示すベント孔カバーのベントガス圧力による開放動作を示す図である。

【図10】図８に示すベント孔カバーのベントガス圧力による開放動作を示す図である。

【図11】本発明の一変形実施形態によるモジュールケースのメインフレームを示す斜視図である。

【図12】本発明の他の変形実施形態によるベント孔カバーを示す斜視図である。

【図13】図１２の線Ｓ３－Ｓ３’線に沿った断面部の開放動作を示す図である。

【図14】本発明のさらに他の変形実施形態によるモジュールケースのメインフレーム及びベント孔カバーを示す図である。

【図15】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。

【図16】本発明の一実施形態による車両を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の技術的課題に対応する解決方案を明確にするために添付図面を参照して本発明による実施形態について詳しく説明する。但し、本発明について説明するに当たって、本発明と関連する公知の技術についての説明がかえって本発明の要旨を余計に曖昧にする虞があると認められる場合にはそれに関する説明は省略されることがある。また、本発明の説明に用いられる用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これらは、設計者、製造者などの意図又は慣例などによって異なってくる可能性がある筈である。よって、後述する用語に関する定義は、本明細書の全般に亘っての内容を踏まえて定義されることが妥当であるといえる。

【0032】

図１には、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０が斜視図で示されている。

【0033】

図１に示すように、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及びベント孔カバー３００を含む。

【0034】

前記モジュールケース２００は、複数の面によって取り囲まれた内部空間を有し、このような内部空間にバッテリーセルを収容するように構成され得る。また、前記モジュールケース２００は、前記複数の面のうちの第１の面に、内部空間と連通する少なくとも１つのベント孔が設けられ得る。このようなモジュールケース２００の外面には、その内部空間に収容されたバッテリーセルと電気的に接続される端子Ｔ１、Ｔ２が配置され得る。

【0035】

前記ベント孔カバー３００は、モジュールケース２００の外面に取り付けられて、モジュールケース２００に設けられた少なくとも１つのベント孔を覆うように構成され得る。特に、前記ベント孔カバー３００は、前記少なくとも１つのベント孔に対応するベント孔カバー３００の一部分に設けられて、バッテリーセルからのベントガスによって開放されるように構成された開放部３１０を備え得る。

【0036】

図２には、図１に示すバッテリーモジュール１０の分解斜視図が示されている。

【0037】

図２に示すように、前記バッテリーモジュール１０のモジュールケース２００は、メインフレーム２１０、第１のエンドフレーム２２０及び第２のエンドフレーム２３０を含み得る。

【0038】

前記メインフレーム２１０は、複数の面によって取り囲まれた内部空間を有し、このような内部空間に少なくとも１つのバッテリーセル１００を収容するように構成され得る。例えば、前記メインフレーム２１０は、上面、下面、左面及び右面を有し、前端及び後端のそれぞれに開口が形成された管状に形成され得る。この場合、メインフレーム２１０は、剛性及び耐熱性を有する金属材料から構成され得る。

【0039】

このようなモジュールケース２００のメインフレーム２１０を構成する複数の面のうち上面には、メインフレーム２１０の内部空間と連通する少なくとも１つのベント孔２１２が設けられ得る。

【0040】

一方、モジュールケース２００に収容されるバッテリーセル１００は、充放電可能な基本的な二次電池に相当するものである。このようなバッテリーセル１００は、その長手方向（Ｘ軸方向）の両端に電極リードを有するパウチ型のバッテリーセルであり得る。この場合、モジュールケース２００に収容されるバッテリーセルは、一方向（Ｙ軸方向）に互いに積層された状態でモジュールケース２００に収容され得る。実施形態によっては、モジュールケース２００に収容されるバッテリーセル１００が角型または円筒型のバッテリーセルで構成され得ることはいうまでもない。

【0041】

前記第１のエンドフレーム２２０は、メインフレーム２１０の前端に結合されて、メインフレーム２１０の前端開口を気密に覆うように構成され得る。また、第１のエンドフレーム２２０の外面には、メインフレーム２１０の内部空間に収容されたバッテリーセルと電気的に接続される端子Ｔ１、Ｔ２が配置され得る。このような第１のエンドフレーム２２０は、剛性及び耐熱性を有する金属、合成樹脂、または金属と合成樹脂との組み合わせ材料から構成され得る。

【0042】

前記第２のエンドフレーム２３０は、メインフレーム２１０の後端に結合されて、メインフレーム２１０の後端開口を気密に覆うように構成され得る。このような第２のエンドフレーム２３０は、剛性及び耐熱性を有する金属、合成樹脂、または金属と合成樹脂との組み合わせ材料から構成され得る。

【0043】

前記ベント孔カバー３００は、モジュールケース２００のメインフレーム２１０に取り付けられて、メインフレーム２１０の上面に設けられたベント孔２１２を覆うように構成され得る。特に、ベント孔カバー３００は、メインフレーム２１０のベント孔２１２に対応する、ベント孔カバー３００の各部分に設けられた開放部３１０を備え得る。このような開放部３１０は、モジュールケース２００に収容されたバッテリーセルからのベントガスによって開放されるように構成され得る。

【0044】

また、前記ベント孔カバー３００は、シート（ｓｈｅｅｔ）状に形成されており、モジュールケース２００の複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込んだ状態でモジュールケース２００に取り付けられ得る。このために、前記ベント孔カバー３００は、前記開放部３１０を有し、モジュールケース２００の上面を覆うカバー部３０２と、カバー部３０２の一方の端から延び、前記上面と隣接するモジュールケース２００の一方の側面に取り付けられた第１の取り付け部３０４と、カバー部３０２の他方の端から延び、前記上面と隣接するモジュールケース２００の他方の側面に取り付けられた第２の取り付け部３０６と、を含み得る。

【0045】

図３には、モジュールケース２００に取り付けられる前のベント孔カバー３００の形態が平面図で示されている。

【0046】

図３に示すように、前記ベント孔カバー３００は、シート（ｓｈｅｅｔ）状に形成されており、モジュールケース２００の複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込む形状にモジュールケース２００に取り付けられ得る。

【0047】

このため、前記ベント孔カバー３００は可撓性材料から構成され得る。前記ベント孔カバー３００を構成する可撓性材料は、可撓性及び高耐熱性を有するポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド（ａｒｏｍａｔｉｃ ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）及びフッ素樹脂（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ）のうちの１種又は２種以上を含み得る。

【0048】

また、前記ベント孔カバー３００は、モジュールケース２００の外面に取り付けられる取り付け面を備え得る。この場合、ベント孔カバー３００の取り付け面には接着層が設けられ得る。前記ベント孔カバー３００は、このような取り付け面を介して、モジュールケース２００の上面を含む複数の面に取り付けられ得る。

【0049】

上述したように、前記ベント孔カバー３００は、開放部３１０を有し、モジュールケース２００の第１の面を覆うカバー部３０２と、カバー部３０２の一方の端から延び、前記第１の面と隣接するモジュールケース２００の第２の面に取り付けられた第１の取り付け部３０４と、カバー部３０２の他方の端から延び、前記第１の面と隣接するモジュールケース２００の第３の面に取り付けられた第２の取り付け部３０６と、を含み得る。この場合、前記ベント孔カバー３００の第１の取り付け部３０４及び第２の取り付け部３０６はもとより、カバー部３０２もまた、接着層が設けられた取り付け面を備え得る。

【0050】

図４には、図１のＡ１部分が拡大図で示されている。

【0051】

図４に示すように、ベント孔カバー３００の開放部３１０は、リード部３１２と、少なくとも１つの支持部３１４と、を備え得る。

【0052】

前記リード部３１２は、対応するベント孔の開口を開閉するリード（ｌｉｄ）に相当するものである。このようなリード部３１２は、バッテリーセルからベントガスが発生しない一般的な場合、モジュールケース２００に密着して、対応するベント孔の開口を閉鎖する一方、バッテリーセルからベントガスが発生する場合、モジュールケース２００から離間して、対応するベント孔の開口を開放するように構成され得る。

【0053】

前記少なくとも１つの支持部３１４は、一方の端が、リード部３１２を除く、ベント孔カバー３００の他の部分（例えば、モジュールケース２００に取り付けられるベント孔カバー３００の本体部分）と一体に接続されており、他方の端がリード部３１２と一体に接続されていて、ベントガスの圧力によってモジュールケース２００から離間したリード部３１２を支持するように構成され得る。

【0054】

このようなベント孔カバー３００の開放部３１０は、ベント孔カバー製造用シートの一面に、開放部３１０の形状に対応するノッチや切り欠きが形成されるように設けられ得る。

【0055】

図５には、図４に示すベント孔カバー３００の線Ｓ１－Ｓ１’に沿った断面図が示されている。

【0056】

図５に示すように、モジュールケース２００の内部のバッテリーセルからベントガスが発生しない一般的な場合では、ベント孔カバー３００の開放部３１０は、モジュールケース２００のメインフレーム２１０に設けられた対応するベント孔２１２の開口を覆って閉鎖しているのが普通である。

【0057】

このため、開放部３１０のリード部３１２は、ベント孔２１２の開口面積と同じかそれ以上の面積を有し得る。

【0058】

図６には、図５に示すベント孔カバー３００の開放動作が示されている。

【0059】

図６に示すように、モジュールケース２００内のバッテリーセルからベントガスが発生すると、ベント孔カバー３００の開放部３１０は、ベントガスの圧力によって破断して開放され得る。

【0060】

例えば、モジュールケース２００内のバッテリーセルからベントガスが発生した場合、開放部３１０のリード部３１２は、ベントガスの圧力によってモジュールケース２００のメインフレーム２１０から離間してベント孔２１２の開口を開放し得る。この場合、開放部３１０の支持部３１４は、モジュールケース２００から離間したリード部３１２を支持し、リード部３１２は、支持部３１４を中心に回転することにより、当該ベント孔２１２の開口を開放し得る。

【0061】

参考までに、リード部３１２がベントガスの圧力によってベント孔カバー３００から完全に外れてしまうと、外れたリード部の破片がバッテリーパック内部で様々な問題を引き起こす可能性がある。このような問題を防止するために、前記支持部３１４は、リード部３１２がベント孔カバー３００から引き離されないようにリード部３１２を支持することができる。

【0062】

このように、モジュールケース２００に取り付けられてモジュールケース２００のベント孔２１２を覆うベント孔カバー３００が、モジュールケース２００の内部に収容されたバッテリーセルからのベントガスによって開放されるように構成された開放部３１０を備えることにより、バッテリーモジュールの内部への異物の侵入を防止しながら、バッテリーセルから発生したベントガスを速やかにバッテリーモジュールの外部に排出することができる。その結果、バッテリーモジュールの内部に蓄積される熱エネルギーを最小限にして熱伝播時間を遅延させることができ、バッテリーモジュールに収容された他のバッテリーセルの連鎖的な熱暴走や発火を防止することができる。

【0063】

また、ベント孔カバー３００が、可撓性材料のシート状に形成されており、モジュールケース２００の複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込んだ状態でモジュールケース２００に取り付けられることにより、バッテリーモジュールの重量を低減し、製造工程を簡素化するとともに、ベントガスの圧力によってベント孔カバー３００がモジュールケース２００から外れてしまうことを防止することができる。

【0064】

また、バッテリーモジュールのベント孔がモジュールケース２００の複数の面のうちの特定の面にのみ設けられることにより、バッテリーセルから発生した高温及び高圧のベントガスを意図された方向に排出することができ、その結果、当該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の損傷や連鎖的な熱暴走を防止することができる。

【0065】

図７には、本発明の一変形実施形態によるベント孔カバー３００Ａの開放部３１０Ａが示されている。

【0066】

図７に示すように、前記ベント孔カバー３００Ａの開放部３１０Ａは、リード部３１２Ａと、複数の支持部３１４Ａ、３１６とを備え得る。

【0067】

前記リード部３１２Ａは、バッテリーセルからベントガスが発生しない一般的な場合には、モジュールケース２００に密着して、対応するベント孔の開口を閉鎖しており、これに対し、バッテリーセルからベントガスが発生する場合には、モジュールケース２００から離間して、対応するベント孔の開口を開放するように構成され得る。

【0068】

前記複数の支持部３１４Ａ、３１６の各々は、一方の端が、リード部３１２Ａを除くベント孔カバー３００Ａの本体部分と一体に接続されており、他方の端がリード部３１２Ａと一体に接続されていて、ベントガスの圧力によってモジュールケース２００から離間したリード部３１２Ａを支持するように構成され得る。

【0069】

特に、複数の支持部３１４Ａ、３１６は、メイン支持部３１４Ａと、複数のサブ支持部３１６とを含み得る。

【0070】

この場合、メイン支持部３１４Ａは、ベントガス圧力によってモジュールケース２００から離間したリード部３１２Ａを支持するように構成され得る。また、複数のサブ支持部３１６は、メイン支持部３１４Ａから離間して配設されて、モジュールケース２００から離間したリード部３１２Ａを支持するが、ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えると破断するように構成され得る。このため、前記複数のサブ支持部３１６は、それぞれメイン支持部３１４Ａと同じ長さ及び厚さを有するが、メイン支持部３１４Ａよりも狭い幅を有し得る。

【0071】

例えば、モジュールケース２００内部のバッテリーセルから発生したベントガスの圧力が第１の限界圧力を超えると、前記リード部３１２Ａの先端部分がベント孔カバー３００Ａの本体から分離されてモジュールケース２００から離間することにより、モジュールケース２００のベント孔２１２が部分的に開放され得る。この場合、複数のサブ支持部３１６がリード部３１２Ａの先端部分を支持し得る。

【0072】

一実施形態において、前記リード部３１２Ａの先端部分と残りの部分との間には、前記先端部分の開放を容易にするための折り曲げ線３１８が設けられ得る。前記折り曲げ線３１８の部分は、リード部３１２Ａの他の部分よりも薄い厚さで形成され得る。

【0073】

一方、前記ベントガスの圧力が前記第１の限界圧力よりも大きい第２の限界圧力を超えると、リード部３１２Ａの先端部分を支持していた複数のサブ支持部３１６が破断し、前記リード部３１２Ａの残りの部分もベント孔カバー３００Ａの本体から分離されてモジュールケース２００から離間することにより、モジュールケース２００のベント孔２１２が完全に開放され得る。この場合、メイン支持部３１４Ａは、リード部３１２Ａの全体を支持し得る。

【0074】

図８には、図７に示すベント孔カバー３００Ａの線Ｓ２－Ｓ２’に沿った断面図が示されている。

【0075】

図８に示すように、モジュールケース２００内のバッテリーセルからベントガスが発生しない一般的な場合には、ベント孔カバー３００Ａの開放部３１０Ａは、モジュールケース２００のメインフレーム２１０に設けられた対応するベント孔２１２の開口を覆って閉鎖されているのが普通である。

【0076】

このため、開放部３１０Ａのリード部３１２Ａは、ベント孔２１２の開口面積と同じかそれ以上の面積を有し得る。また、リード部３１２Ａの一面には、リード部３１２Ａの折り曲げを容易にする折り曲げ線３１８が設けられ得る。

【0077】

図９及び図１０には、図８に示すベント孔カバー３００Ａのベントガス圧力による開放動作が示されている。

【0078】

まず、図９に示すように、モジュールケース２００内のバッテリーセルから発生したベントガスの圧力が第１の限界圧力を超えると、前記リード部３１２Ａが折り曲げ線３１８を中心に折り曲げられて、リード部３１２Ａの先端部分がモジュールケース２００のメインフレーム２１０から離間することにより、モジュールケース２００のベント孔２１２が部分的に開放され得る。この場合、前記複数のサブ支持部３１６がリード部３１２Ａの先端部分を支持し得る。

【0079】

次に、図１０に示すように、モジュールケース２００内のバッテリーセルから発生したベントガスの圧力が前記第１の限界圧力よりも大きい第２の限界圧力を超えると、リード部３１２Ａの先端部分を支持していた複数のサブ支持部３１６が破断し、前記リード部３１２Ａの残りの部分もベント孔カバー３００Ａの本体から分離されてモジュールケース２００から離間することにより、モジュールケース２００のベント孔２１２が完全に開放され得る。この場合、メイン支持部３１４Ａは、リード部３１２Ａの全体を支持することができる。

【0080】

このように、ベント孔カバー３００Ａの開放部３１０Ａが、リード部３１２Ａを支持するメイン支持部３１４Ａと、メイン支持部３１４Ａから離間して配設されてリード部３１２Ａを支持するが、ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えると破断するように構成された複数のサブ支持部３１６と、を含むことにより、ベントガスの圧力に応じてベント孔の開口面積を調整することができる。

【0081】

図１１には、本発明の一変形実施形態によるモジュールケースのメインフレーム２１０Ａが斜視図で示されている。

【0082】

図１１に示すように、一変形実施形態によるモジュールケースのメインフレーム２１０Ａは、図２に示すメインフレーム２１０と同様に、複数の面によって取り囲まれた内部空間を有し、このような内部空間に少なくとも１つのバッテリーセルを収容するように構成され得る。例えば、前記メインフレーム２１０Ａは、上面、下面、左面及び右面を有し、前端及び後端のそれぞれに開口が形成された管状に形成され得る。この場合、メインフレーム２１０Ａは、剛性及び耐熱性を有する金属材料から構成され得る。

【0083】

また、このようなメインフレーム２１０Ａを構成する複数の面のうち上面には、メインフレーム２１０Ａの内部空間と連通する少なくとも１つのベント孔２１２Ａが設けられ得る。

【0084】

特に、前記モジュールケースのメインフレーム２１０Ａは、ベント孔２１２Ａの内部に設けられており、前述のベント孔カバー３００、３００Ａのリード部３１２、３１２Ａが当該ベント孔２１２Ａの内部に入るのを遮断するように構成された遮断ビーム２１４を備え得る。

【0085】

このようにして、ベント孔２１２Ａの内部に遮断ビーム２１４が設けられることにより、ベント孔２１２Ａの開口を開閉するベント孔カバー３００、３００Ａのリード部３１２、３１２Ａが、他のバッテリーモジュールから発生したベントガス圧力などの外部圧力によって破断して当該ベント孔２１２Ａの内部に押し込まれることを防止することができる。

【0086】

図１２には、本発明の他の変形実施形態によるベント孔カバー３００Ｂが斜視図で示されている。

【0087】

図１２に示すように、本発明の他の変形実施形態において、モジュールケース２００のメインフレーム２１０、２１０Ａは、第１の方向（Ｙ軸方向）に並んだ複数のベント孔を含み、ベント孔カバー３００Ｂは、前記複数のベント孔にそれぞれ対応して前記第１の方向に配列された複数の開放部３１０Ｂ、３１０Ｂ’を備え得る。

【0088】

この場合、前記複数の開放部３１０Ｂ、３１０Ｂ’は、図７に示す開放部３１０Ａのサブ支持部３１６に対応する構成を互いに異なる数で含み得る。特に、前記複数の開放部３１０Ｂ、３１０Ｂ’は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に多くのサブ支持部を含む開放部が位置するように構成され得る。

【0089】

例えば、前記複数の開放部３１０Ａは、第１タイプの開放部３１０Ｂと、第２タイプの開放部３１０Ｂ’とを含み得る。前記第１タイプの開放部３１０Ｂは、図４に示す開放部３１０と同様に、ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えた場合にも破断しないように構成された支持部のみを含み得る。

【0090】

一方、前記第２タイプの開放部３１０Ｂ’は、図７に示す開放部３１０Ａと同様に、ベントガスの圧力が前記限界圧力を超えた場合にも破断しないように構成されたメイン支持部と、ベントガスの圧力が前記限界圧力を超えた場合に破断するように構成された複数のサブ支持部と、を含み得る。

【0091】

このような第１タイプの開放部３１０Ｂ及び第２タイプの開放部３１０Ｂ’は、所定のガス排出方向（例えば、Ｙ軸方向）に配列され得る。この場合、前記ガス排出方向を基準として、サブ支持部を有しない第１タイプの開放部３１０Ｂが前方に位置し、サブ支持部を有する第２タイプの開放部３１０Ｂ’が後方に位置することになる。

【0092】

このように、複数の開放部３１０Ｂ、３１０Ｂ’を、ガス排出方向に向かうにつれて、相対的に多くのサブ支持部を含む開放部が位置するように構成することにより、前記ガス排出方向を基準として、前方に位置するベント孔から排出されたガスの流れが、後方に位置するベント孔カバーの開放部によって妨げられる現象を最小限に抑えることができる。これは、前記ベントガスの圧力が前記限界圧力を超えないことを条件として、サブ支持部の数が多い開放部は、開放されて起立状態となる部分の面積が相対的に小さくなるからである。

【0093】

参考までに、前記ガス排出方向は、当該バッテリーモジュール１０が収容されるバッテリーパックのガス排出経路に関連して決定され得る。

【0094】

図１３には、図１２の線Ｓ３－Ｓ３’線に沿った断面部の開放動作が示されている。

【0095】

図１３に示すように、モジュールケース２００の内部に収容されたバッテリーセルから発生したベントガスの圧力が、第１タイプ及び第２タイプの開放部３１０Ｂ、３１０Ｂ’を開放するための第１の限界圧力より大きく、第２タイプの開放部３１０Ｂ’のサブ支持部を破断させるための第２の限界圧力より小さい場合、第１タイプの開放部３１０Ｂは、開放部全体が開放されて起立状態となるが、第２タイプの開放部３１０Ｂ’は、サブ支持部によって当該開放部の一部のみが開放されて起立状態となり得る。

【0096】

その結果、第１タイプの開放部３１０Ｂによって開放されたベント孔から排出されたガスの流れが、第２タイプの開放部３１０Ｂ’によって妨げられる現象を最小限に抑えることができる。

【0097】

図１４には、本発明のさらに他の変形実施形態によるモジュールケースのメインフレーム２１０Ｂ及びベント孔カバー３００Ｃが示されている。

【0098】

図１４に示すように、前記モジュールケースのメインフレーム２１０Ｂは、互いに異なるサイズの開口を有し、所定のガス排出方向（Ｙ軸方向）に配列された複数のベント孔２１２Ｂ、２１２Ｂ’を含み得る。この場合、前記複数のベント孔２１２Ｂ、２１２Ｂ’は、前記第１の方向に向かうにつれて、相対的に小さいサイズの開口を有するベント孔が位置するように構成され得る。

【0099】

例えば、前記複数のベント孔２１２Ｂ、２１２Ｂ’は、相対的に大きい開口を有するベント孔２１２Ｂと、相対的に小さい開口を有するベント孔２１２Ｂ’と、を含み得る。また、前記ガス排出方向を基準として、相対的に大きい開口を有するベント孔２１２Ｂが前方に位置し、相対的に小さい開口を有するベント孔２１２Ｂ’が後方に位置し得る。

【0100】

一方、前記ベント孔カバー３００Ｃは、前記複数のベント孔２１２Ｂ、２１２Ｂ’の各々に対応する、互いに異なるサイズのリード部を有する複数の開放部３１０Ｃ、３１０Ｃ’を含み得る。この場合、前記複数の開放部３１０Ｃ、３１０Ｃ’は、前記ガス排出方向に向かうにつれて、相対的に小さいサイズのリード部を備える開放部が位置するように構成され得る。

【0101】

このように、前記メインフレーム２１０Ｂの複数のベント孔２１２Ｂ、２１２Ｂ’と、前記ベント孔カバー３００Ｃの複数の開放部３１０Ｂ、３１０Ｂ’とを、ガス排出方向に向かうにつれて相対的に小さくなるように構成することにより、前記ガス排出方向を基準として、前方に位置するベント孔から排出されたガスの流れが、後方に位置するベント孔カバーの開放部によって妨げられる現象を最小限に抑えることができる。

【0102】

図１５には、本発明の一実施形態によるバッテリーパック２０が示されている。

【0103】

図１５に示すように、本発明の一実施形態によるバッテリーパック２０は、上述した様々な実施形態のうちのいずれかの実施形態によるバッテリーモジュール１０を含み得る。また、前記バッテリーパック２０は、前記バッテリーモジュール１０を１つ又は２つ以上収容するパックケース２２、２４をさらに含み得る。

【0104】

前記パックケース２２、２４は、複数のバッテリーモジュールを収容する収容空間を有するパックトレイ（ｐａｃｋ ｔｒａｙ）２２と、このようなパックトレイ２２の上端開口を覆うパックリッド（ｐａｃｋ ｌｉｄ）２４と、を含み得る。

【0105】

前記パックトレイ２２は、前記収容空間を仕切るクロスビーム２２ａを含み得る。また、前記収容空間を形成する前記パックトレイ２２の壁体には、各バッテリーモジュール１０から発生したベントガスを排出するためのガスチャネル２２ｂが設けられ得る。例えば、ガスチャネル２２ｂは、前記クロスビーム２２ａを基準として、左側に位置するバッテリーモジュールのベントガスが左方向に排出され、右側に位置するバッテリーモジュールのベントガスが右方向に排出されるように設けられ得る。

【0106】

また、前記バッテリーパック２０は、パックケース２２、２４に収容されたバッテリーモジュール１０、またはバッテリーモジュール１０に含まれているバッテリーセルの充放電動作を制御したり、充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などをモニタリングしたりする各種電装部品（図示せず）をさらに含み得る。これらの電装部品は、バッテリーモジュール１０とともにパックケース２２、２４に収容され得る。

【0107】

図１６には、本発明の一実施形態による車両２が示されている。

【0108】

図１６に示すように、本発明の一実施形態による車両２は、上述した様々な実施形態のうちのいずれかの実施形態によるバッテリーモジュール１０を含み得る。例えば、前記車両２は、前記バッテリーモジュール１０を１つ又は２つ以上内蔵したバッテリーパック２０を含み得る。この場合、バッテリーモジュール１０またはバッテリーモジュール１０を含むバッテリーパック２０は、前記車両２の様々な動作に必要な電気エネルギーを提供することができる。

【0109】

参考までに、本発明によるバッテリーモジュール１０は、車両以外にも様々な電気装置や電気システムに適用できることはもとより、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）にも適用できる。

【0110】

以上説明したように、本発明によれば、バッテリーセルを収容するバッテリーモジュールのモジュールケースが、バッテリーセルからのベントガスを排出するベント孔を備え、前記モジュールケースに取り付けられて前記ベント孔を覆うベント孔カバーが、前記ベントガスによって開放されるように構成された開放部を備えることにより、バッテリーモジュールの内部に異物が侵入することを防止しつつ、バッテリーセルから発生したベントガスを速やかにバッテリーモジュールの外部に排出することができる。その結果、バッテリーモジュールの内部に蓄積される熱エネルギーを最小化して熱伝播時間を遅延させることができ、かつ、前記バッテリーモジュールに収容された他のバッテリーセルの連鎖的な熱暴走や発火を防止することができる。

【0111】

また、前記バッテリーモジュールのベント孔が前記モジュールケースの複数の面のうちの特定の面にのみ設けられることにより、バッテリーセルから発生した高温及び高圧のベントガスを意図された方向に排出することができ、その結果、前記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の損傷や連鎖的な熱暴走を防止することができる。

【0112】

さらに、前記ベント孔カバーが、可撓性材料のシート状に形成されており、前記モジュールケースの複数の面のうちの少なくとも２つの面を包み込んだ状態で前記モジュールケースに取り付けられることにより、バッテリーモジュールの軽量化及び製造工程の簡略化を図りつつ、ベント孔カバーがベントガスの圧力によってモジュールケースから外れてしまうことを防止することができる。

【0113】

さらにまた、前記ベント孔カバーの開放部が、前記リード部を支持するメイン支持部と、前記メイン支持部から離間して配設されて前記リード部を支持するが、前記ベントガスの圧力が所定の限界圧力を超えると破断するように構成された複数のサブ支持部とを含むことにより、ベントガスの圧力に応じてベント孔の開口面積を調整することができる。

【0114】

これらに加えて、ベント孔の内部に遮断ビームが設けられることにより、当該ベント孔の開口を開閉する前記開放部のリード部が、外部圧力によって破断して当該ベント孔の内部に押し込まれることを防止することができる。

【0115】

さらに、本発明による実施形態は、当該技術分野はもちろんのこと、関連する技術分野においてこの明細書中に言及されている内容以外の他の色々な技術的課題を解決することができるということはいうまでもない。

【0116】

これまで本発明について具体的な実施形態を参考にして説明した。しかしながら、当業者であれば、本発明の技術的な範囲において様々な変形の実施形態が実現されることが可能であるということが明らかに理解できるであろう。よって、以上において開示されている実施形態は、限定的な視点ではなく、説明的な視点から考慮されるべきである。すなわち、本発明の真の技術的な思想の範囲は、特許請求の範囲に示されており、それと均等な範囲内にあるあらゆる相違点は、本発明に含まれるものと解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0117】

２ 車両
１０ バッテリーモジュール
２０ バッテリーパック
２２ パックトレイ
２２ パックトレイ（パックケース）
２２ａ クロスビーム
２２ｂ ガスチャネル
２４ パックケース（パックリッド）
１００ バッテリーセル
２００ モジュールケース
２１０ メインフレーム
２１０Ａ メインフレーム
２１０Ｂ メインフレーム
２１２ ベント孔
２１２Ａ ベント孔
２１２Ｂ ベント孔
２１４ 遮断ビーム
２２０ 第１のエンドフレーム
２３０ 第２のエンドフレーム
３００ ベント孔カバー
３００Ａ ベント孔カバー
３００Ｂ ベント孔カバー
３００Ｃ ベント孔カバー
３０２ カバー部
３０４ 付け部
３０６ 付け部
３１０ 開放部
３１０Ａ 開放部
３１０Ｂ 開放部
３１０Ｃ 開放部
３１２ リード部
３１２Ａ リード部
３１４ 支持部
３１４Ａ メイン支持部
３１６ サブ支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図】

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【図】

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【国際調査報告】