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(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】2025-02-19
(54)【発明の名称】バッテリーパック及びこれを含む車両
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20250212BHJP
H01M 50/291 20210101ALI20250212BHJP
H01M 50/35 20210101ALI20250212BHJP
H01M 50/367 20210101ALI20250212BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20250212BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20250212BHJP
H01M 10/643 20140101ALI20250212BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20250212BHJP
H01M 10/6551 20140101ALI20250212BHJP
H01M 10/655 20140101ALN20250212BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401H
H01M50/291
H01M50/35 201
H01M50/367
H01M10/613
H01M10/647
H01M10/643
H01M10/625
H01M10/6551
H01M10/655
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024524461
(86)(22)【出願日】2023-08-14
(85)【翻訳文提出日】2024-04-23
(86)【国際出願番号】 KR2023012058
(87)【国際公開番号】W WO2024135985
(87)【国際公開日】2024-06-27
(31)【優先権主張番号】10-2022-0183585
(32)【優先日】2022-12-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2023-0041543
(32)【優先日】2023-03-29
(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】スン－ファン・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ヒェ－ミ・ジュン
(72)【発明者】
【氏名】ジュン－ヨブ・ソン
【テーマコード（参考）】
5H012
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H012AA01
5H012AA03
5H012BB06
5H012CC10
5H031AA09
5H031KK01
5H040AA28
5H040AA33
5H040AS01
5H040AS04
5H040AT01
5H040AT02
5H040AT04
5H040AY05
5H040AY10
5H040CC01
(57)【要約】
本発明の一実施形態に係るバッテリーパックは、複数のバッテリーと、複数の前記バッテリーを収容する内部空間、及び前記内部空間と連通する開口を備えるパックトレイと、前記パックトレイと結合して前記開口をカバーするように構成されたパック蓋と、複数の前記バッテリーと前記パック蓋との間に配置される放熱構造体と、を含み、前記放熱構造体は、複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと熱接触する第１接触部と、前記第１接触部から所定距離だけ離隔して前記パック蓋と熱接触する第２接触部と、を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のバッテリーと、複数の前記バッテリーを収容する内部空間、及び前記内部空間と連通する開口を備えるパックトレイと、
前記パックトレイと結合して前記開口をカバーするように構成されたパック蓋と、
複数の前記バッテリーと前記パック蓋との間に配置される放熱構造体と、を含み、
前記放熱構造体は、
複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと熱接触する第１接触部と、
前記第１接触部から所定距離だけ離隔して前記パック蓋と熱接触する第２接触部と、を含む、バッテリーパック。
【請求項2】
前記放熱構造体は、一端が前記第１接触部に連結され、他端が前記第２接触部に連結され、前記第１接触部と前記第２接触部との間隔を維持するように構成された少なくとも１つの連結レッグをさらに含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項3】
前記放熱構造体は、前記第１接触部と前記第２接触部をそれぞれ複数含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項4】
前記放熱構造体の複数の第１接触部は、互いに間隔をおいて離隔し、それぞれ複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと熱接触するように構成される、請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項5】
前記放熱構造体の複数の第２接触部は、互いに間隔をおいて離隔し、それぞれ前記パック蓋の互いに異なる部分に熱接触するように構成される、請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項6】
前記放熱構造体の複数の第１接触部は、第１平面上で互いに間隔をおいて格子状に配置され、前記放熱構造体の複数の第２接触部は、前記第１平面と平行な第２平面上で互いに間隔をおいて格子状に配置される、請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項7】
複数の前記第１接触部と複数の前記第２接触部は、前記第１平面又は前記第２平面と平行な第１方向を基準に、互いに交互に配置される、請求項６に記載のバッテリーパック。
【請求項8】
前記放熱構造体は、複数の第１接触部と複数の第２接触部を一体に連結する複数の連結レッグを含む、請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項9】
複数の前記バッテリーはそれぞれ、前記放熱構造体の複数の第１接触部のうちの少なくとも１つの第１接触部と接触する接触面を有し、前記接触面のうちの少なくとも１つの前記第１接触部と接触する部分以外の部分に、ガスを排出するベント部が設けられる、請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項10】
複数の前記バッテリーはそれぞれ、充放電可能な複数のバッテリーセルと、
前記ベント部が設けられた前記接触面を有し、内部に複数の前記バッテリーセルを収容するバッテリーケースと、を含む、請求項９に記載のバッテリーパック。
【請求項11】
前記放熱構造体は、前記パック蓋よりも高い熱伝導性を有する素材から構成される、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項12】
前記パックトレイは、前記内部空間をなす壁体を含み、前記壁体は、
前記第１接触部と前記第２接触部との間の空間と連通し、前記内部空間に収容されたバッテリーで発生したガスが流入するように構成された少なくとも１つのガス流入口と、
少なくとも１つの前記ガス流入口と連通する少なくとも１つのガス通路と、を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【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パックを含む、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２２年１２月２３日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１８３５８５号、及び２０２３年３月２９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００４１５４３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、バッテリーパック及びこれを含む車両に関し、さらに詳しくは、充放電可能な複数のバッテリーセルを備えたバッテリーパックと、このようなバッテリーパックを含む車両に関する。
【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のように繰り返し充放電が可能なバッテリーを指す。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から４．２Ｖ程度の出力電圧を提供することができる。
【0004】
最近、このような二次電池が電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）や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必要とする装置に適用されることで、複数のバッテリーセルを直列、並列、又は直列と並列を組み合わせた方式で接続して構成されたバッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）と、バッテリーモジュールを直列、並列、又は直列と並列を組み合わせた方式で接続して構成されたバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）とが広く用いられている。
【0005】
このように、バッテリーパックの内部に含まれるバッテリーセル又はバッテリーモジュールは、エネルギー密度を高めるために狭い空間に密集して配置されるため、過熱や熱暴走が発生しないように適切に管理する必要がある。
【0006】
しかしながら、従来技術は、バッテリーパックを製造する際に、上端に開口が設けられたボックス状のパックトレイ（ｐａｃｋ ｔｒａｙ）に、複数のバッテリーセルや複数のバッテリーモジュールを収容し、前記パックトレイの開口を単純な板構造の蓋（ｌｉｄ）で閉鎖するため、バッテリーパックの内部で発生する熱がバッテリーパックの内部にそのまま蓄積し、バッテリーセルやバッテリーモジュールの過熱又は熱暴走を引き起こすという問題がある。
【0007】
また、このような従来技術は、バッテリーパックに収容されたバッテリーセルやバッテリーモジュールの熱暴走時に発生する高温のガス及び火炎に、バッテリーパックの蓋が直接露出するため、露出した蓋部分に蓄積された熱によって熱転移が急速に進行され、他のバッテリーセルや他のバッテリーモジュールの連鎖的に熱暴走を引き起こし、さらにはバッテリーパックの発火や爆発を引き起こすという問題がある。
【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、バッテリーパックに収容されたバッテリーの過熱や熱暴走を防止し、バッテリー間の連鎖的な熱暴走やバッテリーパックの発火を抑制又は遅延させるバッテリーパック及びこれを含む車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様によるバッテリーパックは、複数のバッテリーと、複数の前記バッテリーを収容する内部空間、及び前記内部空間と連通する開口を備えるパックトレイと、前記パックトレイと結合して前記開口をカバーするように構成されたパック蓋と、複数の前記バッテリーと前記パック蓋との間に配置される放熱構造体と、を含み、前記放熱構造体は、複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと熱接触する第１接触部と、前記第１接触部から所定距離だけ離隔して前記パック蓋と熱接触する第２接触部と、を含む。
【0010】
一実施形態において、前記放熱構造体は、一端が前記第１接触部に連結され、他端が前記第２接触部に連結され、前記第１接触部と前記第２接触部との間隔を維持するように構成された少なくとも１つの連結レッグをさらに含むことができる。
【0011】
一実施形態において、前記放熱構造体は、前記第１接触部と前記第２接触部をそれぞれ複数含むことができる。
【0012】
一実施形態において、前記放熱構造体の複数の第１接触部は、互いに間隔をおいて離隔し、それぞれ複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと熱接触するように構成され得る。
【0013】
一実施形態において、前記放熱構造体の複数の第２接触部は、互いに間隔をおいて離隔し、それぞれ前記パック蓋の互いに異なる部分に熱接触するように構成され得る。
【0014】
一実施形態において、前記放熱構造体の複数の第１接触部は、第１平面上で互いに間隔をおいて格子状に配置され、前記放熱構造体の複数の第２接触部は、前記第１平面と平行な第２平面上で互いに間隔をおいて格子状に配置され得る。
【0015】
一実施形態において、複数の前記第１接触部と複数の前記第２接触部は、前記第１平面又は前記第２平面と平行な第１方向を基準に、互いに交互に配置され得る。
【0016】
一実施形態において、前記放熱構造体は、複数の第１接触部と複数の第２接触部を一体に連結する複数の連結レッグを含むことができる。
【0017】
一実施形態において、複数の前記バッテリーはそれぞれ、前記放熱構造体の複数の第１接触部のうちの少なくとも１つの第１接触部と接触する接触面を有し、前記接触面のうちの少なくとも１つの前記第１接触部と接触する部分以外の部分に、ガスを排出するベント部が設けられ得る。
【0018】
一実施形態において、複数の前記バッテリーはそれぞれ、充放電可能な複数のバッテリーセルと、前記ベント部が設けられた前記接触面を有し、内部に複数の前記バッテリーセルを収容するバッテリーケースと、を含むことができる。
【0019】
一実施形態において、前記放熱構造体は、前記パック蓋よりも高い熱伝導性を有する素材から構成され得る。
【0020】
一実施形態において、前記パックトレイは、前記内部空間をなす壁体を含み、前記壁体は、前記第１接触部と前記第２接触部との間の空間と連通し、前記内部空間に収容されたバッテリーで発生したガスが流入するように構成された少なくとも１つのガス流入口と、少なくとも１つの前記ガス流入口と連通する少なくとも１つのガス通路と、を含むことができる。
【0021】
本発明の他の一態様による車両は、上述した実施形態のいずれかの一実施形態に係るバッテリーパックを含む。
【発明の効果】
【0022】
本発明によると、放熱構造体がパックトレイに収容された複数のバッテリーとパック蓋との間に位置し、複数の前記バッテリーで発生する熱を放出することで、バッテリーパックに収容されたバッテリーの過熱や熱暴走を防止し、バッテリー間の連鎖的な熱暴走やバッテリーパックの発火を抑制又は遅延でき、バッテリーパックの安全性を向上させることができる。
【0023】
また、前記放熱構造体が、複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと接触する第１接触部と、このような第１接触部から所定距離だけ離隔して前記パック蓋と接触する第２接触部とを含み、単純な板構造よりも相対的に広い表面積を有するため、バッテリーの冷却速度を高め、熱放出効率を向上させることができる。
【0024】
また、前記放熱構造体がバッテリーとパック蓋との間にガス排出空間を提供する幾何学的立体構造で構成されることで、バッテリーで発生するガスや火炎の排出経路を容易に設計することができる。
【0025】
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述していない様々な技術的課題を解決できることを以下の説明から明確に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す分解斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックに含まれるバッテリーを示す図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る車両を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の技術的課題に対応する解決方法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を詳しく説明する。ただし、本発明を説明するにあたって、関連する公知技術に関する説明が本発明の要旨を曖昧にする場合には、それに関する説明は省略することができる。また、本明細書で使用される用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であり、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変わり得る。したがって、後述する用語に対しては、本明細書全般にわたる内容に基づいて定義されるべきである。
【0028】
図１には、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１００が分解斜視図として示されている。
【0029】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１００は、バッテリー１１０、パックトレイ１２０、パック蓋１３０及び放熱構造体１４０を含む。
【0030】
前記バッテリー１１０は、バッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）で構成され得る。後述するが、前記バッテリー１１０がバッテリーモジュールに具現される場合、前記バッテリー１１０は、充放電の基本単位となる複数のバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）と、このような複数のバッテリーセルを収容するバッテリーケースとを含むことができる。
【0031】
一実施形態において、前記バッテリー１１０は、パウチ型、円筒型又は角型のバッテリーセルに具現することもできる。この場合、前記バッテリー１１０は、セパレーターを挟んで正極と負極が積層された電極組立体と、電解質物質をパウチ型、円筒型又は角型のケースに収納し、当該ケースを封止する方式によって製造することができる。
【0032】
前記パックトレイ１２０は、１つ又は２つ以上のバッテリー１１０を収容するように構成される。このために、前記パックトレイ１２０は、１つ又は２つ以上のバッテリー１１０を収容する内部空間と、このような内部空間と連通する開口とを備えることができる。例えば、前記パックトレイ１２０は、上端に開口を有するボックス状に構成され、その内部空間に複数のバッテリー１１０を収容することができる。
【0033】
一実施形態において、前記パックトレイ１２０は、前記内部空間をなす壁体１２２を含むことができる。前記内部空間と隣接する前記壁体１２２の一面には、バッテリー１１０で発生したガスが流入する少なくとも１つのガス流入口１２４が設けられ得る。また、前記壁体１２２の内部には、少なくとも１つの前記ガス流入口１２４と連通する少なくとも１つのガス通路が設けられ得る。この場合、前記パックトレイ１２０の外表面には、前記ガス通路を通って移動したガスを外部に排出するガス排出口１２６が設けられ得る。
【0034】
また、前記パックトレイ１２０は、前記内部空間を互いに独立した複数の収容室に分割するクロスビーム１２８をさらに含むことができる。この場合、各収容室には、少なくとも１つのバッテリー１１０が収容され得る。また、前記ガス流入口１２４は、各収容室ごとに設けられ得る。
【0035】
一実施形態において、前記パックトレイ１２０は、その内部空間に収容されたバッテリー１１０の充放電動作を制御するか、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などをモニタリングする各種電装部品（図示せず）をさらに収容することができる。
【0036】
前記パック蓋１３０は、上述したパックトレイ１２０と結合してパックトレイ１２０の上端開口をカバーするように構成される。このようなパック蓋１３０は、ねじのような締結部材を用いるか、溶接や接着などの様々な方式を用いてパックトレイ１２０に結合し得る。
【0037】
前記放熱構造体１４０は、複数の前記バッテリー１１０と前記パック蓋１３０との間に配置され、複数の前記バッテリー１１０で発生する熱を放出するように構成される。このために、前記放熱構造体１４０は、熱伝導性の高い金属素材から構成され得る。特に、前記放熱構造体１４０は、パック蓋１３０よりも高い熱伝導性を有する素材から構成され得る。例えば、前記パック蓋１３０はステンレス鋼から構成され、前記放熱構造体１４０はアルミニウムを含む素材から構成され得る。
【0038】
また、前記放熱構造体１４０は、バッテリー１１０及びパック蓋１３０とそれぞれ熱接触し、バッテリー１１０で発生した熱をパック蓋１３０全体に迅速に分散して放出するように構成され得る。
【0039】
一実施形態において、前記放熱構造体１４０は、板状又はシート状に構成され、パック蓋１３０の底面に結合し得る。この場合、前記パック蓋１３０は、その底面に放熱構造体が一体に結合された多層構造を有することができる。
【0040】
他の実施形態において、前記放熱構造体１４０は、幾何学的立体構造で構成され得る。
【0041】
【0042】
図２に示すように、前記放熱構造体１４０は、第１接触部１４２と第２接触部１４４を含むことができる。
【0043】
前記第１接触部１４２は、パックトレイ１２０に収容された複数のバッテリー１１０の少なくとも１つのバッテリーと熱接触するように構成され得る。このために、前記第１接触部１４２は板構造を有することができる。
【0044】
前記第２接触部１４４は、第１接触部１４２から所定距離だけ離隔して第１接触部１４２との間に段差を有し、前記パック蓋１３０と熱接触するように構成され得る。このために、前記第２接触部１４４は板構造を有することができる。
【0045】
また、前記放熱構造体１４０は、少なくとも１つの連結レッグ１４６をさらに含むことができる。前記連結レッグ１４６は、一端が第１接触部１４２に接続され、他端が第２接触部１４４に接続され、第１接触部１４２と第２接触部１４４との間隔を維持するように構成され得る。
【0046】
一実施形態において、前記放熱構造体１４０は、上述した第１接触部１４２と第２接触部１４４をそれぞれ複数含むことができる。
【0047】
例えば、複数の第１接触部１４２は、互いに間隔をおいて離隔し、それぞれ複数の前記バッテリー１１０の少なくとも１つのバッテリーと熱接触するように構成され得る。この場合、複数の前記第１接触部１４２は、仮想の第１平面上で互いに間隔をおいて格子状に配置され得る。
【0048】
また、複数の第２接触部１４４は、互いに間隔をおいて離隔し、それぞれ前記パック蓋１３０の互いに異なる部分に熱接触するように構成され得る。この場合、複数の前記第２接触部１４４は、前記第１平面と平行な仮想の第２平面上で互いに間隔をおいて格子状に配置され得る。
【0049】
このような複数の第１接触部１４２と複数の第２接触部１４４は、前記第１平面又は前記第２平面と平行な第１方向（例えば、Ｘ軸方向又はＹ軸方向）を基準に、互いに交互に配置され得る。
【0050】
【0051】
図３に示すように、前記放熱構造体１４０は、複数の第１接触部１４２と複数の第２接触部１４４を含むことができる。
【0052】
複数の前記第１接触部１４２は、仮想の第１平面Ｐ１上で互いに離隔した位置に配置され得る。この場合、前記第１平面Ｐ１は、それぞれの第１接触部１４２が接触するバッテリー１１０の接触面に対応する平面であり得る。
【0053】
複数の前記第２接触部１４４は、前記第１平面Ｐ１と平行な仮想の第２平面Ｐ２上で互いに離隔した位置に配置され得る。この場合、前記第２平面Ｐ２は、それぞれの第２接触部１４４が接触するパック蓋１３０の底面に対応する平面であり得る。
【0054】
このような複数の第１接触部１４２と複数の第２接触部１４４は、前記第１平面Ｐ１又は前記第２平面Ｐ２と平行な第１方向（例えば、Ｙ軸方向）を基準に、互いに交互に配置され得る。
【0055】
また、前記放熱構造体１４０は、複数の第１接触部１４２と複数の第２接触部１４４を一体に連結する複数の連結レッグ１４６を含むことができる。
【0056】
【0057】
図４に示すように、前記放熱構造体１４０は、パックトレイ１２０に収容されたバッテリー１１０の上端面と、パックトレイ１２０の開口をカバーするパック蓋１３０との間に配置され得る。
【0058】
このような放熱構造体１４０は、パックトレイ１２０に収容されたバッテリーから発生した熱をパック蓋１３０全体に迅速に分散して冷却させることで、パック蓋１３０の一部分に熱が蓄積することを防止することができる。また、バッテリー１１０で発生した熱が、放熱構造体１４０の第１接触部１４２、連結レッグ１４６及び第２接触部１４４を介して伝達されながら冷却されることで、バッテリーパック１００の冷却性能を向上させることができる。その結果、バッテリーの熱暴走やバッテリー間の連鎖的な熱暴走を抑制又は遅延することができ、バッテリーパックの発火を防止することができる。
【0059】
【0060】
図５に示すように、前記放熱構造体１４０は、パックトレイ１２０に収容されたバッテリー１１０の上端面と、パックトレイ１２０の開口をカバーするパック蓋１３０との間に配置され、バッテリー１１０で発生したベントガスＶＧの排出経路を提供することができる。すなわち、バッテリー１１０で発生したベントガスＶＧは、放熱構造体１４０の第１接触部１４２と第２接触部１４４との間に設けられた空間を通って移動して排出され得る。
【0061】
このために、前記パックトレイ１２０の壁体１２２は、パックトレイ１２０の内部空間と隣接する前記壁体１２２の一面のうち、放熱構造体１４０の第１接触部１４２と第２接触部１４４との間に位置する部分に設けられた、少なくとも１つのガス流入口１２４を備えることができる。
【0062】
すなわち、前記ガス流入口１２４は、放熱構造体１４０の第１接触部１４２と第２接触部１４４との間の空間と連通するように構成され得る。したがって、バッテリー１１０で発生したベントガスＶＧは、放熱構造体１４０の第１接触部１４２と第２接触部１４４との間の空間を通って移動して前記壁体１２２のガス流入口１２４に流入することができる。
【0063】
また、前記壁体１２２は、その内部に設けられ、前記ガス流入口１２４と連通するガス通路１２４ａを備えることができる。ガス流入口１２４を通って流入したベントガスＶＧは、ガス通路１２４ａを通って移動し、パックトレイ１２０の外表面に設けられたガス排出口１２６を通って外部に排出され得る。
【0064】
このように、幾何学的立体構造を有する放熱構造体１４０が、バッテリー１１０とパック蓋１３０との間に配置されてガス排出経路を提供することで、バッテリーパックで発生するガスや火炎の排出経路を容易に設計することができる。
【0065】
図６には、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックに含まれるバッテリー１１０が示されている。
【0066】
図６に示すように、前記バッテリー１１０は、上述した放熱構造体１４０の複数の第１接触部１４２の少なくとも１つの第１接触部と接触する接触面Ｆ１を有することができる。また、前記接触面Ｆ１のうちの第１接触部１４２と接触する部分以外の部分には、ガスを排出するベント部１１４が設けられ得る。
【0067】
このようなバッテリー１１０は、充放電の基本単位となる複数のバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）と、このような複数のバッテリーセルを収容するバッテリーケース１１２を含むバッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）に実現することができる。
【0068】
この場合、前記バッテリーケース１１２は、前記ベント部１１４が設けられた接触面Ｆ１を有し、内部に複数の前記バッテリーセルを収容するように構成され得る。このようなバッテリーケース１１２の外表面には、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ターミナルＴ１、Ｔ２が配置され得る。
【0069】
【0070】
図７に示すように、前記バッテリーケース１１２の接触面Ｆ１には、少なくとも１つのベント部１１４が設けられ得る。前記ベント部１１４は蓋部１１４ａと、少なくとも１つの支持部１１４ｂを備えることができる。
【0071】
前記蓋部１１４ａは、バッテリー１１０の内部圧力が所定圧力以上に上昇する場合に、接触面Ｆ１の残りの部分から分離するように構成され得る。前記蓋部１１４ａが接触面Ｆ１から分離されると、前記接触面Ｆ１には、バッテリーケース１１２の内部空間と連通する開口が形成され得る。
【0072】
前記支持部１１４ｂは、その一端が前記蓋部１１４ａを除いた接触面Ｆ１の他の部分と一体に連結され、その他端が前記蓋部１１４ａと一体に連結されるように構成され得る。このような支持部１１４ｂは、接触面Ｆ１から分離された蓋部１１４ａが一定の位置を維持するように当該蓋部１１４ａを支持することができる。
【0073】
このようなベント部１１４は、バッテリー１１０の接触面Ｆ１に切り込みや切開線を形成する方法によって設けられ得る。
【0074】
【0075】
図８に示すように、前記バッテリーケース１１２は、多層構造を有することができる。すなわち、前記バッテリーケース１１２は、ケースフレーム１１２ａとベントホールカバー１１２ｂを含むことができる。
【0076】
前記ケースフレーム１１２ａは、バッテリーケース１１２の本体を構成し、前記接触面Ｆ１に対応する一面に設けられたベントホールＶＨを備えることができる。
【0077】
前記ベントホールカバー１１２ｂは、ケースフレーム１１２ａの外表面に取り付けられ、前記ベントホールＶＨをカバーするように構成され得る。この場合、上述したベント部１１４は、前記ベントホールカバー１１２ｂに設けられ得る。
【0078】
例えば、バッテリー１１０の内部でガスが発生していない定常状態では、前記ベント部１１４の蓋部１１４ａは、ケースフレーム１１２ａのベントホールＶＨの開口をカバーして閉鎖する。このために、ベント部１１４の蓋部１１４ａは、ベントホールＶＨの開口面積と同一であるか又は当該開口の面積よりも大きな面積を有することができる。
【0079】
【0080】
図９に示すように、バッテリー１１０の内部でガスが発生する場合、ベント部１１４の蓋部１１４ａは、当該ガスの圧力によってベントホールカバー１１２ｂの残りの部分から分離され、ケースフレーム１１２ａのベントホールＶＨを開放させることができる。
【0081】
この場合、ベント部１１４の支持部１１４ｂは、ベントホールカバー１１２ｂから分離される蓋部１１４ａを支持し、前記蓋部１１４ａを一定の位置に維持することができる。
【0082】
参照までに、前記蓋部１１４ａがベントガスの圧力によってベントホールカバー１１２ｂから完全に分離されると、分離した蓋部１１４ａの破片がバッテリーパックの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１１４ｂは、蓋部１１４ａがベントホールカバー１１２ｂから完全に分離されないように前記蓋部１１４ａを支持することができる。
【0083】
このように、ベント部１１４を備えたベントホールカバー１１２ｂが、ケースフレーム１１２ａのベントホールＶＨをカバーすることで、バッテリーモジュールの内部に異物が浸透することを防止するとともに、バッテリー１１０の内部で発生したガスをバッテリー１１０の外部に迅速に排出することができる。その結果、バッテリー１１０の内部に蓄積する熱エネルギーを最小化して熱伝播時間を遅延でき、バッテリーパック１００に収容された他のバッテリーの連鎖的な熱暴走や発火を防止することができる。
【0084】
一実施形態において、前記ベントホールカバー１１２ｂは、可撓性材料のシート状に構成され、ケースフレーム１１２ａの複数の面のうちの少なくとも２つの面を取り囲み、当該ケースフレーム１１２ａに取り付けられるように構成され得る。その結果、バッテリー１１０の重さを減少させて製造工程を簡素化しながらも、ベントホールカバー１１２ｂ全体がバッテリー１１０のガス圧力によってケースフレーム１１２ａから外れる現象を防止することができる。
【0085】
図１０には、本発明の一実施形態に係る車両１０が示されている。
【0086】
図１０に示すように、本発明の一実施形態に係る車両１０は、上述した様々な実施形態に係るバッテリーパック１００を含むことができる。この場合、バッテリーパック１００は、前記車両１０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。
【0087】
参照までに、本発明によるバッテリーパック１００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だけでなく、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）にも適用することができる。
【0088】
上述したように、本発明によると、放熱構造体がパックトレイに収容された複数のバッテリーとパック蓋との間に位置し、複数の前記バッテリーで発生する熱を放出することで、バッテリーパックに収容されたバッテリーの過熱や熱暴走を防止し、バッテリー間の連鎖的な熱暴走やバッテリーパックの発火を抑制又は遅延でき、バッテリーパックの安全性を向上させることができる。
【0089】
また、前記放熱構造体が、複数の前記バッテリーのうちの少なくとも１つのバッテリーと接触する第１接触部と、このような第１接触部から所定距離だけ離隔して前記パック蓋と接触する第２接触部とを含み、単純な板構造よりも相対的に広い表面積を有するため、バッテリーの冷却速度を高め、熱放出効率を向上させることができる。
【0090】
また、前記放熱構造体がバッテリーとパック蓋との間にガス排出空間を提供する幾何学的立体構造で構成されることで、バッテリーで発生するガスや火炎の排出経路を容易に設計することができる。
【0091】
さらに、本発明による実施形態は、当該技術分野だけでなく関連技術分野で本明細書に言及された内容以外の他の様々な技術的課題を解決できることは言うまでもない。
【0092】
以上、本発明について具体的な実施形態を参考して説明した。しかしながら、当業者であれば本発明の技術的範囲で種々の変形実施形態が可能であることを明確に理解できるであろう。したがって、上記で開示された実施形態は、限定的な観点でなく説明的な観点で考慮されるべきである。すなわち、本発明の真の技術的思想の範囲は特許請求の範囲に示されており、それと均等範囲内のすべての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】
【0093】
１０ 車両
１００ バッテリーパック
１１０ バッテリー
１１２ バッテリーケース
１１２ａ ケースフレーム
１１２ｂ ベントホールカバー
１１４ ベント部
１１４ａ 蓋部
１１４ｂ 支持部
１２０ パックトレイ
１２２ 壁体
１２４ ガス流入口
１２４ａ ガス通路
１２６ ガス排出口
１２８ クロスビーム
１３０ パック蓋
１４０ 放熱構造体
１４２ 第１接触部
１４４ 第２接触部
１４６ 連結レッグ
Ｆ１ 接触面
Ｐ１ 第１平面
Ｐ２ 第２平面
Ｔ１ ターミナル
Ｔ２ ターミナル
ＶＧ ベントガス
ＶＨ ベントホール
１００ バッテリーパック
１１０ バッテリー
１１２ バッテリーケース
１１２ａ ケースフレーム
１１２ｂ ベントホールカバー
１１４ ベント部
１１４ａ 蓋部
１１４ｂ 支持部
１２０ パックトレイ
１２２ 壁体
１２４ ガス流入口
１２４ａ ガス通路
１２６ ガス排出口
１２８ クロスビーム
１３０ パック蓋
１４０ 放熱構造体
１４２ 第１接触部
１４４ 第２接触部
１４６ 連結レッグ
Ｆ１ 接触面
Ｐ１ 第１平面
Ｐ２ 第２平面
Ｔ１ ターミナル
Ｔ２ ターミナル
ＶＧ ベントガス
ＶＨ ベントホール
【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】