JP2022523576A - バッテリーパック、電子デバイス、及び自動車 - Google Patents

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Abstract

本発明によるバッテリーパックは、各々が、電極端子が左右方向に位置するように横たえられた形態で前後方向へ配列された複数の缶型二次電池を備え、左右方向へ配置された少なくとも二つ以上のセルアセンブリーと、少なくとも二つ以上のセルアセンブリーを収容可能な内部空間を形成する外壁と、収容された少なくとも二つ以上のセルアセンブリーが互いに対面しないように二つの間に位置し、複数の缶型二次電池のうちの一部から火炎やガスが噴出されると、火炎やガスが他の缶型二次電池へ拡がることが防止するように、少なくとも一部が缶型二次電池の端部と所定の距離で離隔した凹み部を有するスクリーン壁と、を備えたパックハウジングと、を含む。

Description

本発明は、ハンドルを備えるバッテリーパック、電子デバイス、及び自動車に関し、より詳しくは、火事が拡がることを効果的に防止することで安全性を高めたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１９年１０月１５日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１２７８１０号に基づく優先権を主張し、該当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。
現在、商用化した二次電池としては、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り、このうち、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起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材を各々正極活物質及び負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質が各々塗布された正極板及び負極板がセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に密封収納する缶型外装材、例えば、円筒型電池セルを備える。
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には、積層及び収納が容易であるという長所から、缶型二次電池がよく用いられる。
一方、最近、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高くなるにつれて、電気的に直列接続及び／または並列接続した複数の二次電池を備えたバッテリーパックに対する需要が増加しつつある。さらに、より小さい体積で、高電流、高容量のバッテリーパックを構成するためには、電気的に接続した複数の二次電池同士の間隔を密に配設する場合が多かった。
特に、このようなバッテリーパックは、特定の要因（短絡発生、作動不良または構成不良など）によって複数の二次電池が発火または爆発するか、或いは外部衝撃によって二次電池が発火または爆発する事故が発生することがあった。さらに、このようなバッテリーパックは、複数の二次電池同士が互いに非常に隣接して配置されるため、一つの二次電池が発火または爆発した場合にも、隣接する他の二次電池に高熱のガスや火炎によって熱が伝達されやすく、二次爆発または二次発火を起こしやすいという問題があった。
したがって、複数の缶型二次電池のうち一部に火事や電流短絡が発生して、内部における高熱のガスや火炎が排出される場合、排出された高温のガスや火炎が周りの他の缶型二次電池へ拡がらないように（即ち、熱伝達を最小化するように）することが非常に重要である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、火事が伝播することを効果的に防止することで安全性を高めたバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、
各々が、電極端子が左右方向に位置するように横たえられた形態で前後方向へ配列された複数の缶型二次電池を備え、左右方向へ配置された少なくとも二つ以上のセルアセンブリーと、
前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリーを収容可能な内部空間を形成する外壁と、 前記収容された少なくとも二つ以上のセルアセンブリーが互いに対面しないように二つの間に位置し、前記複数の缶型二次電池のうち一部から火炎やガスが噴出される場合、前記火炎やガスが他の缶型二次電池へ拡がることを防止するように、少なくとも一部が前記缶型二次電池の端部と所定の距離で離隔した凹み部を有するスクリーン壁と、を備えたパックハウジングと、
を含む。
また、前記電極端子は、正極端子及び負極端子を備え、
前記複数の缶型二次電池の各々の正極端子には、缶の内圧が所定の圧力以上に上昇すると、缶内部のガスを外部へ排出するように構成されたガスベント部が備えられ得る。
さらに、前記複数の缶型二次電池は、左側に正極端子が位置する少なくとも一つ以上の缶型二次電池と、右側に正極端子が位置する少なくとも一つ以上の缶型二次電池とが、前後方向へ交互に配列され得る。
そして、前記凹み部は、前記正極端子と対向する一部が左方または右方へ凹んだ構造を有し得る。
さらに、前記パックハウジングの外壁の内側面には、前記缶型二次電池と所定の離隔空間を有するように内側方向へ突出した排出リブが備えられ得る。
また、前記パックハウジングの外壁には、内部ガスが外部へ排出されるように開口されたガス排出口が備えられ得る。
さらに、前記凹み部には、
前記ガスベント部から排出されたガスが前記ガス排出口の位置する方向へ移動するように一部が穿孔された移動ホールが形成され得る。
また、前記凹み部には、前記ガスが前記移動ホールへ移動するように誘導するガイドリブが形成され得る。
さらに、前記複数の缶型二次電池のうち一部は上下方向へ積層配列され、
前記スクリーン壁には、前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池と対向する部分に、残りの部分よりも上下方向の高さの高い段差部が備えられ得る。
そして、前記スクリーン壁には、
前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池の中間高さに位置し、前記ガスベント部から排出されたガスの上下方向の移動を遮るように左右方向へ突出し、前後方向へ線状で延びたスクリーンリブが備えられ得る。
さらに、前記複数の缶型二次電池を充放電するように前記複数の缶型二次電池と電気的に接続した電力ケーブルをさらに含み、
前記パックハウジングの外壁には、前記電気ワイヤの一部を内部に収納するように内側方向へ凹み、前記外壁に沿って線状に延びる収納溝と、前記収納溝の内面から上方または下方へ突出し、互いに所定の距離で離隔した複数の固定リブと、が備えられ得る。
さらに、前記固定リブは、
前記収納溝の内側下面から上方へ突出した第１固定リブと、
前記収納溝の内側上面から下方へ突出した第２固定リブと、を備え得る。
また、前記バッテリーパックは、内部に空間が形成されて前記複数の缶型二次電池を収容するように構成されたモジュールケースと、
前記複数の缶型二次電池と電気的に接続した少なくとも一つ以上のバスバーと、
前記複数の缶型二次電池の充放電を制御するように構成された印刷回路基板を備えるバッテリー管理ユニットと、
前記バスバーと前記バッテリー管理ユニットとを電気的に接続するセンシングワイヤと、をさらに含み得る。
さらに、前記モジュールケースには、前記センシングワイヤを挿入して配置できる内蔵溝が形成され得る。
そして、前記内蔵溝の内部には、前記センシングワイヤの位置する方向へ突出した複数の固定突起が備えられ得る。
また、前記複数の固定突起は、前記複数の固定突起の間に前記センシングワイヤが介在されるように互いに対向する方向へ突出した形態を有し得る。
なお、上記の目的を達成するための本発明による電子デバイスは、前記バッテリーパックを少なくとも一つ以上、含み得る。
また、上記の目的を達成するための本発明による自動車は、前記バッテリーパックを少なくとも一つ以上、含み得る。
本発明の一面によると、本発明は、少なくとも一部が缶型二次電池の端部と所定の距離で離隔した凹み部を備えるスクリーン壁を備えたパックハウジングを含むことで、複数の缶型二次電池のうちの一部から火炎やガスが噴出した場合、火炎やガスが他の缶型二次電池へ拡がることを減少させることができる。即ち、凹み部は、ガスと火炎を収容する凹んだ空間を有しており、ガスと火炎が周りへ分散される量を効果的に減少させることができる。これによって、複数の缶型二次電池における火事の伝播を効果的に防止し、バッテリーパックの安全性を高めることができる。
さらに、本発明の他の実施例の一面によると、本発明は、スクリーン壁の凹み部に、ガスベント部を通じて排出されたガスがガス排出口の位置する方向へ移動するように一部が穿孔された移動ホールが形成されることで、高温のガスをガス排出口へ円滑に移動させることができ、高温のガスがバッテリーパックの内部に停滞することを防止することができる。これによって、熱暴走や火事が拡がることを効果的に防止することができる。
そして、本発明の一面によると、本発明は、スクリーン壁に、上下方向へ積層された複数の缶型二次電池の中間高さに位置し、ガスベント部から排出されたガスの上下方向の移動を遮るように左右方向へ突出して前後方向へ線状で延びたスクリーンリブが備えられることで、セルアセンブリーにおいて二段積層された複数の缶型二次電池のうちの一段に火事が発生した場合、排出されたガスや火炎が二段に位置する缶型二次電池へ拡がることを防止することができ、火事が拡がることを効果的に防止することができる。これによって、バッテリーパックの安全性を大幅向上させることができる。
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例を例示するものであり、発明の詳細な説明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をするため、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てはならない。
本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を分解して概略的に示す分解斜視図である。 本発明の一実施例による缶型二次電池の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるセルアセンブリーを概略的に示す斜視図である。 図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーパックの一部を拡大して概略的に示す水平断面図である。 図１のＡ－Ａ’線に沿って切断したバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを概略的に示す断面斜視図である。 他の一実施例によるパックハウジングにおける図６のＣ領域を拡大して示した断面斜視図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを水平に切断してその一部を概略的に示した断面斜視図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを水平に切断してその一部を概略的に示した断面斜視図である。 図４のセルアセンブリーのＤ領域を拡大して概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを概略的に示す右側面図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。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てはならず、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ねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、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せねばならない。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を分解して概略的に示した分解斜視図である。図３は、本発明の一実施例による缶型二次電池の構成を概略的に示す断面図である。そして、図４は、本発明の他の一実施例によるバッテリーモジュールの一部構成であるセルアセンブリーを概略的に示す斜視図である。
図１～図４を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパック３００は、少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００と、パックハウジング３１０と、を含む。
具体的に、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００は、Ｆ方向から見るとき、左右方向に配置され得る。例えば、図４に示したように、二つのセルアセンブリー２００は、左右方向に隣接して配置され得る。
一方、本明細書で記載された、前、後、左、右、上、下のように方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見たときを基準にして、前、後、右、左、上、下などの方向を区分して示す。
前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００は各々、複数の缶型二次電池１００を備え得る。前記複数の缶型二次電池１００は各々、電極端子１１１が左右方向に位置するように横たえられた形態を有し得る。また、前記複数の缶型二次電池１００は、前後方向へ配列され得る。例えば、４０個の缶型二次電池１００は、電極端子１１１が左右方向に位置するように横たえられた形態で、前後方向へ配列され得る。
前記複数の缶型二次電池１００は、左側に正極端子１１１ａが位置する少なくとも一つ以上の缶型二次電池１００と、右側に正極端子１１１ａが位置する少なくとも一つ以上の缶型二次電池１００が前後方向へ交互に配列され得る。例えば、図２に示したように、二層として積層された３２個の缶型二次電池１００は、左側に正極端子１１１ａが位置する二つの缶型二次電池１００と、右側に正極端子１１１ａが位置する二つの缶型二次電池１００とが前後方向へ交互に配列され得る。
ここで、前記缶型二次電池１００は、電極組立体１１０、電池缶１１２、及びキャップ組立体１１３を備え得る。
前記電極組立体１１０は、正極板と負極板との間にセパレーターが介在された状態で巻き取られた構造を有し得、正極板には、正極タブ１１４が取り付けられてキャップ組立体１１３に接続し、負極板には、負極タブ１１５が取り付けられて電池缶１１２の下端に接続し得る。
前記電池缶１１２は、内部に空間が形成され、電極組立体１１０を収納し得る。特に、前記電池缶１１２は、円筒状または角形として、上端が開放された形態で構成され得る。また、前記電池缶１１２は、剛性などの確保のためにスチールやアルミニウムのような金属材質から構成され得る。そして、前記電池缶１１２は、下端に負極タブが取り付けられることで、電池缶１１２の下部は勿論、電池缶１１２そのものが負極端子１１１ｂとして機能できる。
前記キャップ組立体１１３は、電池缶１１２の上端開放部に結合し、前記電池缶１１２の開放端を密閉し得る。このようなキャップ組立体１１３は、電池缶１１２の形態に応じて円形または角形などの形態を有し得、トップキャップＣ１、ガスベント部Ｃ２、及びガスケットＣ３などの下位構成を含み得る。
ここで、トップキャップＣ１はキャップ組立体１１３の最上部に位置し、上方へ突出するように構成され得る。特に、このようなトップキャップＣ１は、缶型二次電池１００において正極端子１１１ａとして機能できる。したがって、トップキャップＣ１は、外部装置、例えば、バスバー２３０などを介して他の缶型二次電池１００または充電装置と電気的に接続できる。このようなトップキャップＣ１は、例えば、ステンレススチールやアルミニウムのような金属材質から形成され得る。
前記ガスベント部Ｃ２は、缶型二次電池１００の内圧、即ち、電池缶１１２の内圧が一定の水準以上に増加すると、形態が変形するように構成され得る。また、前記ガスケットＣ３は、トップキャップＣ１及びガスベント部Ｃ２の周部が電池缶１１２と絶縁するように電気絶縁性の材質からなり得る。
例えば、図３に示したように、前記複数の缶型二次電池１００の各々の正極端子１１１ａにはガスベント部Ｃ２が備えられるが、負極端子１１１ｂにはガスベント部Ｃ２が備えられなくてもよい。前記ガスベント部Ｃ２は、缶の内圧が所定の圧力以上に上昇すると、缶内部のガスを外部へ排出するように構成され得る。
一方、前記キャップ組立体１１３は、電流遮断部材Ｃ４をさらに含み得る。前記電流遮断部材Ｃ４は、電流遮断デバイス（ＣＩＤ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれ、ガス発生によって電池の内圧が増加してガスベント部Ｃ２の形状が逆転すると、ガスベント部Ｃ２と電流遮断部材Ｃ４との接触が切れるか、または電流遮断部材Ｃ４が破損することによって、ガスベント部Ｃ２と電極組立体１１０との電気的接続が遮断される。
このような缶型二次電池１００の構成は、本発明の出願時点で当業者に広く知られているため、本明細書では詳しい説明を省略する。また、図３に缶型二次電池１００の一例を示したが、本発明によるバッテリーパック３００は、特定の缶型二次電池１００の構成に限定されない。即ち、本発明の出願時点における公知の多様な二次電池１００を本発明によるバッテリーパック３００に採用することができる。
さらに、図３の缶型二次電池１００は、円筒状の缶型二次電池１００を基準で図示されているが、本発明によるバッテリーパック３００には、角形の缶型二次電池１００を適用してもよい。
図１及び図２をさらに参照すると、前記パックハウジング３１０は、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００を収容することができる内部空間を形成する外壁３１１を備え得る。前記パックハウジング３１０の外壁３１１は、具体的には、前壁３１１ａ、後壁３１１ｂ、左側壁３１１ｃ、右側壁３１１ｄ、上壁３１１ｅ、及び下壁３１１ｆを備え得る。また、パックハウジング３１０は、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００の上部をカバーするように形成された上部ハウジング３１２と、前記上部ハウジング３１２の下部に結合し、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００を内部に収納する空間を有する下部ハウジング３１４と、を備え得る。
一方、図２をさらに参照すると、前記セルアセンブリー２００は、モジュールケース２１０を備え得る。
前記モジュールケース２１０は、内部に空間が形成され、複数の缶型二次電池１００を収容するように構成され得る。前記モジュールケース２１０には、各缶型二次電池１００を収容するための空間である中空Ｈ１が複数個形成され得る。そして、前記モジュールケース２１０は、電気絶縁性の高分子素材を少なくとも一部含み得る。例えば、前記高分子素材は、ポリ塩化ビニルであり得る。
図２をさらに参照すると、前記モジュールケース２１０には、バスバー２３０を取り付けるための取付け部２１７が形成され得る。具体的には、前記取付け部２１７は、前記モジュールケース２１０の左側面及び右側面の各々に備えられ得る。例えば、図２に示したように、前記一つのモジュールケース２１０の左側面及び右側面の各々には、取付け部２１７が備えられ得る。前記取付け部２１７の各々には、三つのバスバー２３０が取り付けられる取付け空間が形成され得る。
そして、前記モジュールケース２１０は、第１フレーム２１２ａ及び第２フレーム２１２ｂを備え得る。ここで、前記第１フレーム２１２ａ及び第２フレーム２１２ｂは、左右方向（Ｘ方向）の一側と他側とで互いに結合するように構成され得る。例えば、図２のように、図１のＦ方向から見たとき、前記第１フレーム２１２ａは、複数の缶型二次電池１００の左側に配置され、複数の缶型二次電池１００の左側部分を収容し得る。そして、前記第２フレーム２１２ｂは、複数の缶型二次電池１００の右側に位置し、複数の缶型二次電池１００の右側部分を収容し得る。
特に、前記第１フレーム２１２ａ及び前記第２フレーム２１２ｂは、各々複数の缶型二次電池１００の一側と他側をカバーし、缶型二次電池１００の外側面を全体的にカバーするように構成され得る。例えば、缶型二次電池１００が円筒型二次電池である場合、第１フレーム２１２ａ及び第２フレーム２１２ｂは、缶型二次電池１００の外側面を全体的にカバーすることで、缶型二次電池１００の上下方向の側面がバッテリーパック３００の外部に露出しないように構成され得る。
例えば、図２に示したように、前記第１フレーム２１２ａは、複数の缶型二次電池１００の左側に配置され、複数の缶型二次電池１００の左側部分を収容し得る。そして、前記第２フレーム２１２ｂは、複数の缶型二次電池１００の右側に位置し、複数の缶型二次電池１００の右側部分を収容し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、モジュールケース２１０によって缶型二次電池１００の側面露出が遮断されるので、缶型二次電池１００の絶縁性が向上し、外部の物理的、化学的要素から缶型二次電池１００を保護することができる。
一方、図２と共に図４を参照すると、前記複数の缶型二次電池１００と電気的に接続した少なくとも一つ以上のバスバー２３０をさらに含み得る。さらに、前記バスバー２３０は、前記複数の缶型二次電池１００同士、例えば、全ての缶型二次電池１００同士、またはそのうち一部の缶型二次電池１００同士を電気的に接続し得る。このために、前記バスバー２３０は、少なくとも一部が電気伝導性材質からなり得る。例えば、前記バスバー２３０は、銅、アルミニウム、ニッケルなどのような金属材質からなり得る。特に、本発明において、前記バスバー２３０は、図４に示したように、本体部２３２及び連結部２３４を備え得る。
前記バスバー２３０の本体部２３２は、板状として構成され得る。さらに、前記バスバー２３０は、剛性及び電気伝導性を確保するために、金属板状として構成され得る。特に、前記本体部２３２は、複数の缶型二次電池１００の電極端子１１１に沿って上下方向（図面のＺ軸方向）へ立てられた形態で構成され得る。
即ち、本発明において複数の缶型二次電池１００が左右方向（図面のＸ軸方向）へ長く横たえられた形態で前後方向（図面のＹ軸方向）及び／または上下方向（図面のＺ軸方向）へ配列される場合、前記複数の缶型二次電池１００は、電極端子１１１が左右方向に位置するように配列され得る。
これによって、前記バスバー２３０は、前記複数の缶型二次電池１００の左側及び右側の各々に備えられ得る。前記バスバー２３０の前記本体部２３２は、複数の缶型二次電池１００の電極端子１１１の配列方向に沿って、板状として前後方向または上下方向へ扁平に立てられた形態で構成され得る。
一方、図２及び図４をさらに参照すると、バッテリーパック３００は、バッテリー管理ユニット２５０をさらに含み得る。前記バッテリー管理ユニット２５０は、印刷回路基板２５１を備え得る。さらに、前記印刷回路基板２５１は、セルアセンブリー２００の充電または放電状態に応じてスイッチ素子（図示せず）をオン／オフ制御してバッテリーの充電及び放電が行われるように構成され得る。
さらに、前記バッテリー管理ユニット２５０は、缶型二次電池１００の充放電電圧及び／または電流を制御できる素子（図示せず）や、缶型二次電池１００が過充電状態及び／または過放電状態にならないように保護する役割を行う素子（図示せず）を備え得る。また、前記バッテリー管理ユニット２５０の印刷回路基板２５１の一側には、外部入出力コネクター２５２が結合し得る。前記外部入出力コネクター２５２は、外部入出力電力ケーブル２４０（外部入出力電気ワイヤ）（図１１）を介して外部装置と電気的に接続し得る。また、前記バッテリー管理ユニット２５０は、前記バスバー２３０と複数のセンシングワイヤ２５７によって電気的に接続する接続コネクター２５４を備え得る。例えば、図４に示したように、二つの接続コネクター２５４は、前記複数のセンシングワイヤ２５７によって複数のバスバー２３０の各々と電気的に接続し得る。即ち、本願のバッテリーパック３００は、前記バスバー２３０と接続コネクター２５４とを電気的に接続するセンシングワイヤ２５７をさらに備え得る。
図５は、図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーパックの一部を拡大して概略的に示した水平断面図である。
図２及び図４と共に図５を参照すると、前記パックハウジング３１０は、収容された少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００が互いに対面しないように二つの間に位置するスクリーン壁３１５を備え得る。前記スクリーン壁３１５は、前記複数の缶型二次電池１００のうちの一部から火炎やガスが噴出される場合、前記火炎やガスが他の缶型二次電池１００へ移されることを防止するように構成され得る。例えば、前記スクリーン壁３１５は、前記パックハウジング３１０の内部の下面から上方へ延びた形態を有し得る。または、前記パックハウジング３１０の内部の上面から下方へ延びた形態を有し得る。
また、前記スクリーン壁３１５には、少なくとも一部が前記缶型二次電池１００の端部と所定の距離で離隔した凹み部３１５ａが備えられ得る。前記凹み部３１５ａは、前記正極端子１１１ａと対向する一部が左方（Ｘ軸の負の方向）または右方（Ｘ軸の正の方向）へ凹んだ構造を有し得る。例えば、図５に示したように、前記スクリーン壁３１５には、右側に位置するセルアセンブリー２００の前記正極端子１１１ａと対向する一部が左方へ凹んだ構造の凹み部３１５ａと、左側に位置するセルアセンブリー２００の前記正極端子１１１ａと対向する一部が右方へ凹んだ構造の凹み部３１５ａとが、前後方向へ交互に形成され得る。前記スクリーン壁３１５には、左方へ凹んだ構造の二つの凹み部３１５ａ及び右方へ凹んだ構造の三つの凹み部３１５ａが備えられ得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、少なくとも一部が前記缶型二次電池１００の端部と所定の距離で離隔した凹み部を有するスクリーン壁３１５を備えたパックハウジング３１０を含むことで、前記複数の缶型二次電池１００のうちの一部から火炎やガスが噴出された場合、前記火炎やガスが他の缶型二次電池１００へ移されることを防止することができる。即ち、凹み部３１５ａは、ガスと火炎を収容できる凹み空間を有しており、ガスと火炎が周りへ拡がる量を効果的に低減させることができる。これによって、複数の缶型二次電池１００における火事の拡散を効果的に防止することができ、バッテリーパック３００の安全性を高めることができる。
図５及び図６をさらに参照すると、前記パックハウジング３１０の外壁３１１の内側面には、複数の排出リブＲ１が備えられ得る。前記排出リブＲ１は、前記缶型二次電池１００と所定の離隔空間を有するように前記缶型二次電池１００の位置する方向である内側方向へ突出した形態を有し得る。前記排出リブＲ１は、前記缶型二次電池１００から排出されたガスが前記パックハウジング３１０の外壁３１１の内側面に沿って上方または下方へ移動するように上下方向へ線状で延びた形態を有し得る。
例えば、図５に示したように、前記パックハウジング３１０の外壁３１１の左側内面及び右側内面の各々には、内側方向へ突出して上下方向へ延びた複数の排出リブＲ１が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記パックハウジング３１０の外壁３１１の内側面には、前記缶型二次電池１００と所定の離隔空間を有するように内側方向へ突出した排出リブＲ１が備えられることで、前記複数の缶型二次電池のうちの一部から前記パックハウジングの外壁３１１の内側面に向かって火炎やガスが噴出される場合、前記排出リブＲ１がガスの移動をガイドでき、前記火炎やガスが他の缶型二次電池１００へ拡がることを防止することができる。即ち、複数の排出リブＲ１は、ガスと火炎を収容できる移動空間を有しており、ガスと火炎が周りへ拡散する量を効果的に減らすことができる。これによって、複数の缶型二次電池における火事の拡散を効果的に防止し、バッテリーパックの安全性を向上させることができる。
図７は、他の一実施例によるパックハウジングの図６のＣ領域を拡大して示した断面斜視図である。
図６と共に図７をさらに参照すると、前記パックハウジング３１０の外壁３１１には、内部ガスが外部へ排出されるように開口したガス排出口Ｈ２が備えられ得る。例えば、図６に示したように、前記パックハウジング３１０の前壁３１１ａには、複数のガス排出口Ｈ２が形成され得る。
前記凹み部３１５ａには、前記ガスベント部Ｃ２（図３）から排出されたガスが前記ガス排出口Ｈ２の位置する方向へ移動するように一部が穿孔された移動ホールＨ３が形成され得る。例えば、図７に示したように、５個の凹み部３１５ａの各々の斜線方向への折り曲げ部分３１５ａ１には、隣接する凹み部３１５ａの離隔空間へガスが移動できるように開口された移動ホールＨ３が形成され得る。したがって、前記凹み部３１５ａに各々備えられた移動ホールＨ３に沿ってガスが前記ガス排出口Ｈ２の位置する前方へ移動できる。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記凹み部３１５ａに、前記ガスベント部Ｃ２（図３）から排出されたガスが前記ガス排出口Ｈ２の位置する方向へ移動するように一部が穿孔された移動ホールＨ３を形成することで、高温のガスを前記ガス排出口Ｈ２に円滑に移動させることができ、高温のガスがバッテリーパックの内部に停滞することを防止することができる。これによって、熱暴走や火事が拡がることを効果的に防止することができる。
図８は、本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを水平へ切断してその一部を概略的に示した断面斜視図である。
図８を参照すると、本発明の他の一実施例によるバッテリーパックのパックハウジング３１０Ａは、前記凹み部３１５ａに前記移動ホールＨ３へ前記ガスが移動するように誘導するガイドリブＲ２が形成され得る。例えば、前記ガイドリブＲ２は、前記缶型二次電池１００が位置する内側方向へ突出し、前後方向へ線状で延びた形態を有し得る。例えば、図８に示したように、二つのガイドリブＲ２は、前記移動ホールＨ３から離れるほど相互に間隔が開けられ得る。これは、前記ガスが前記移動ホールＨ３に移動するように誘導するための構造である。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記凹み部３１５ａに前記移動ホールＨ３へ前記ガスが移動するように誘導するガイドリブＲ２を形成することで、排出されたガスが前記移動ホールＨ３へ流入するようにより効果的に誘導することができ、ガス排出速度を高めるだけでなく、火事が発生した缶型二次電池１００に隣接する他の缶型二次電池１００へガスが移されることを防止することができる。
図６と共に図７をさらに参照すると、前記スクリーン壁３１５Ａは、前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池１００と対向する部分に、残りの部分よりも上下方向の高さが高い段差部３１５ｄを備え得る。前記段差部３１５ｄは、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００が互いに対面しないように遮るように構成され得る。前記段差部３１５ｄは、前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリー２００に各々備えられた上下方向へ積層された複数の缶型二次電池１００のうちの、上部に位置する缶型二次電池１００が他のセルアセンブリー２００に備えられた上部に位置する缶型二次電池１００と互いに対面しないように、残りの部分よりも上下方向の高さが高く構成され得る。
また、図７に示したように、前記段差部３１５ｄは、左側へ折り曲げられて凹んだ形状の第１凹溝部３１５ｄ１と、右側へ折り曲げられて凹んだ形状の第２凹溝部３１５ｄ２と、を備え得る。
図９は、本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを水平に切断してその一部を概略的に示した断面斜視図である。
図２と共に図９を参照すると、図９の他の一実施例によるバッテリーパック３００のパックハウジング３１０Ｂには、図６のパックハウジング３１０と比較すると、前記スクリーン壁３１５ＢにスクリーンリブＲ３がさらに備えられ得る。即ち、図９のバッテリーパック３００は、パックハウジング３１０ＢにスクリーンリブＲ３がさらに備えられたことを除いては、残りの構成と形状が同一である。
具体的に、前記スクリーンリブＲ３は、前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池１００の中間高さに位置し得る。即ち、前記スクリーンリブＲ３は、スクリーン壁３１５Ｂの段差部３１５ｄと、前記セルアセンブリー２００において二段積層された缶型二次電池１００のうちの一段に位置する缶型二次電池１００と対向している部分と、の間に形成され得る。言い換えれば、前記スクリーンリブＲ３は、前記段差部３１５ｄの下部に位置し得る。即ち、前記スクリーンリブＲ３は、前記段差部３１５ｄと前記凹み部３１５ａとの間に形成され得る。
また、前記スクリーンリブＲ３は、前記ガスベント部Ｃ２から排出されたガスの上下方向の移動を遮るように左右方向へ突出した形状を有し得る。前記スクリーンリブＲ３は、二段積層された缶型二次電池１００の位置する範囲まで前後方向へ線状で延びた形態を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記スクリーン壁３１５Ｂに、前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池１００の中間高さに位置し、前記ガスベント部から排出されたガスの上下方向の移動を遮るように左右方向へ突出し、前後方向へ線状で延びたスクリーンリブＲ３を備えることで、セルアセンブリー２００の二段として積層された複数の缶型二次電池１００のうちの一段で火事が発生した場合、排出されたガスや火炎が二段に位置した缶型二次電池１００へ移されることを防止することができるので、火事が拡がることを効果的に防止することができる。これによって、バッテリーパック３００の安全性を大幅向上させることができる。
図１０は、図４のセルアセンブリーのＤ領域を拡大した概略的に示した斜視図である。
さらに、図２及び図４と共に図１０を参照すると、前記モジュールケース２１０には、前記センシングワイヤ２５７を挿入して配置できる内蔵溝Ｇ１が形成され得る。前記内蔵溝Ｇ１は、前記バスバー２３０の位置する左端部または右端部から前記接続コネクター２５４（図４）の位置する方向の前端部まで延びた形態を有し得る。また、前記内蔵溝Ｇ１には、前記センシングワイヤ２５７の一部を固定するように固定突起Ｒ４が備えられ得る。
例えば、図１０に示したように、前記センシングワイヤ２５７の一部の両側部を加圧固定するように、前記内蔵溝Ｇ１の内部には前記センシングワイヤ２５７が位置する方向へ突出した二つの固定突起Ｒ４が備えられ得る。前記二つの固定突起Ｒ４は、前記内蔵溝Ｇ１の一側内面及び他側内面の各々から前記センシングワイヤ２５７に向かって突出した形態を有し得る。即ち、前記二つの固定突起Ｒ４は、前記二つの固定突起Ｒ４の間に前記センシングワイヤ２５７が介在されるように互いに対向する方向へ突出した形態を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、前記モジュールケース２１０には、前記センシングワイヤ２５７を挿入して配置できる内蔵溝Ｇ１が形成されることで、前記センシングワイヤ２５７が前記モジュールケース２１０の最外面よりも内側に配置されるので、内蔵溝Ｇ１に収納されたセンシングワイヤ２５７は、外部物体との衝突や干渉を起こさず、損傷の危険が減少し、伝導性物体と衝突または接触する場合発生し得る電気短絡を予め防止することができる。
図１１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成であるパックハウジングを概略的に示す右側面図である。
図１及び図４と共に図１１を参照すると、前記複数の缶型二次電池１００と電気的に接続した外部入出力電力ケーブル（外部入出力電気ワイヤ）２４０をさらに含み得る。前記外部入出力電力ケーブル２４０は、一端部が前記バッテリー管理ユニット２５０と電気的に接続し得る。即ち、前記外部入出力電力ケーブル２４０は、前記バッテリー管理ユニット２５０に備えられた外部入出力コネクター２５２（図４）と接続し得る。前記外部入出力電力ケーブル２４０の一部は、前記パックハウジング３１０の貫通口Ｈ６（図１）から内部へ挿入され得る。
前記パックハウジング３１０の外壁３１１には、収納溝３１８及び固定リブＲ５が備えられ得る。前記収納溝３１８は、前記外部入出力電力ケーブル２４０の一部を内部に収納するように構成され得る。前記収納溝３１８は、前記パックハウジング３１０の内部構成が位置する内側方向へ凹んだ形態を有し得る。前記収納溝３１８は、凹んだ形態が前記外壁３１１に沿って線状で延び得る。
また、前記固定リブＲ５は、前記収納溝３１８の内面から上方または下方へ突出した形態であり得る。複数の固定リブＲ５が前後方向へ互いに所定の距離で離隔して形成され得る。例えば、図１１に示したように、前記収納溝３１８は、内側下面から上方へ突出した第１固定リブＲ５と、内側上面から下方へ突出した第２固定リブＲ５とが所定の間隔で離隔して形成され得る。前記収納溝３１８には、内側下面から上方へ突出した固定リブＲ５と、内側上面から下方へ突出した固定リブＲ５とが交互に配置され得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記パックハウジング３１０の外壁３１１に収納溝３１８及び固定リブＲ５を備えることで、外部入出力電力ケーブル２４０が前記パックハウジング３１０の最外面よりも内側に配置されるので、収納溝３１８に収納された外部入出力電力ケーブル２４０が外部の物体と衝突または干渉を起こさず、損傷の危険が減少し、伝導性物体と衝突または接触する場合発生し得る電気短絡を予め防止することができる。
一方、本発明の一実施例による電子デバイス（図示せず）は、上述したバッテリーパック３００を少なくとも一つ以上含む。前記電子デバイスは、バッテリーパック３００を収納するための収納空間が備えられたデバイスハウジング（図示せず）及び使用者がバッテリーパック３００の充電状態を確認することができる表示部をさらに含み得る。
また、本発明の一実施例によるバッテリーパック３００は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に含まれ得る。即ち、本発明の一実施例による自動車は、車体内に、前述した本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを少なくとも一つ以上含むバッテリーパック３００を搭載し得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、バッテリーパックに関する。また、本発明は、前記バッテリーパックが適用される電子デバイスと、前記バッテリーパックを含む自動車産業に利用可能である。
１００ 缶型二次電池
１１１ 電極端子
１１１ａ 正極端子
１１１ｂ 負極端子
２００ セルアセンブリー
２１０ モジュールケース
２１２ａ 第１フレーム
２１２ｂ 第２フレーム
２３０ バスバー
２４０ 外部入出力電力ケーブル（外部入出力電気ワイヤ）
３００ バッテリーパック
３１０ パックハウジング
３１１ 外壁
３１５ スクリーン壁
３１５ａ 凹み部
３１５ｄ 段差部
３１８ 収納溝
Ｈ１ 中空
Ｈ２ ガス排出口
Ｈ３ 移動ホール
Ｒ１ 排出リブ
Ｒ２ ガイドリブ
Ｒ３ スクリーンリブ
Ｒ４ 固定突起
Ｒ５ 固定リブ

Claims (15)

  1. 各々が、電極端子が左右方向に位置するように横たえた形態で前後方向へ配列された複数の缶型二次電池を備え、左右方向へ配置された少なくとも二つ以上のセルアセンブリーと、
    前記少なくとも二つ以上のセルアセンブリーを収容可能な内部空間を形成する外壁と、前記収容された少なくとも二つ以上のセルアセンブリーが互いに対面しないように二つの間に位置し、前記複数の缶型二次電池のうちの一部から火炎やガスが噴出されると、前記火炎やガスが他の缶型二次電池へ拡がることを防止するように、少なくとも一部が前記缶型二次電池の端部と所定の距離で離隔した凹み部を有するスクリーン壁と、を備えたパックハウジングと、
    を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記電極端子は、正極端子及び負極端子を備え、
    前記複数の缶型二次電池の各々の正極端子には、缶の内圧が所定の圧力以上に上昇すると、缶内部のガスを外部へ排出するように構成されたガスベント部が備えられ、
    前記複数の缶型二次電池は、左側に正極端子が位置する少なくとも一つ以上の缶型二次電池と、右側に正極端子が位置する少なくとも一つ以上の缶型二次電池とが、前後方向へ交互に配列され、
    前記凹み部は、前記正極端子と対向する一部が左方または右方へ凹まれた構造を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記パックハウジングの外壁の内側面には、前記缶型二次電池と所定の離隔空間を有するように内側方向へ突出した排出リブが備えられたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記パックハウジングの外壁には、内部ガスが外部へ排出されるように開口されたガス排出口が備えられ、
    前記凹み部には、
    前記ガスベント部から排出されたガスが前記ガス排出口の位置する方向へ移動するように一部が穿孔された移動ホールが形成されたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  5. 前記凹み部には、前記ガスが前記移動ホールへ移動するように誘導するガイドリブが形成されたことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記複数の缶型二次電池のうちの一部は上下方向へ積層配列され、
    前記スクリーン壁には、前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池と対向する部分に、残りの部分よりも上下方向の高さの高い段差部が備えられたことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  7. 前記スクリーン壁には、
    前記上下方向へ積層された複数の缶型二次電池の中間高さに位置し、前記ガスベント部から排出されたガスの上下方向の移動を遮るように左右方向へ突出し、前後方向へ線状で延びたスクリーンリブが備えられたことを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記複数の缶型二次電池と電気的に接続した外部入出力電気ワイヤをさらに含み、
    前記パックハウジングの外壁には、前記外部入出力電気ワイヤの一部を内部に収納するように内側方向へ凹み、前記外壁に沿って線状で延びた収納溝と、前記収納溝の内面から上方または下方へ突出し、互いに所定の距離で離隔した複数の固定リブと、が備えられたことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  9. 前記固定リブは、
    前記収納溝の内側下面から上方へ突出した第１固定リブと、
    前記収納溝の内側上面から下方へ突出した第２固定リブと、
    を備えることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
  10. 前記バッテリーパックは、内部に空間が形成されて前記複数の缶型二次電池を収容するように構成されたモジュールケースと、
    前記複数の缶型二次電池と電気的に接続した少なくとも一つ以上のバスバーと、
    前記複数の缶型二次電池の充放電を制御するように構成された印刷回路基板を備えるバッテリー管理ユニットと、
    前記バスバーと前記バッテリー管理ユニットとを電気的に接続するセンシングワイヤと、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  11. 前記モジュールケースには、前記センシングワイヤを挿入して配置できる内蔵溝が形成されたことを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーパック。
  12. 前記内蔵溝の内部には、前記センシングワイヤの位置する方向へ突出した複数の固定突起が備えられたことを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーパック。
  13. 前記複数の固定突起は、前記複数の固定突起の間に前記センシングワイヤが介在されるように互いに対向する方向へ突出した形態を有することを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリーパック。
  14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ以上含む、電子デバイス。
  15. 請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ以上含む、自動車。
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