JP2022528263A - ガス抜き装置及びそれを含む電池パック - Google Patents

Abstract

本発明は、ガス抜き装置及びそれを含む電池モジュール、電池パックに関するものであって、ガス排出方向に従って流路の断面積を連続的に減少させることによって、同じ面積のベンティングディスクを用いても、より大きな流量のガスを排出することができる。

Description

本出願は、２０２０年０１月１４日付の韓国特許出願第１０－２０２０－０００４７７２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。

本発明は、電池パック内部のガスを排出するガス抜き装置及びそれを含む電池パックに関するものである。

電気自動車などに適用される電池パックは、高出力を得るために複数の二次電池を含む多数の電池モジュールを直列または並列で連結した構造を有している。そして、上記二次電池は、正極及び負極の集電体、分離膜、活物質、電解液などを含み、構成要素間の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。

二次電池は、充放電を繰り返しながら使用中のいつでも内部からガスが発生し得、それをベンティングガス（ｖｅｎｔｉｎｇ ｇａｓ）という。例えば、過電流が流れると、電池パック内部の二次電池の温度が急速に上昇する。そのような温度の急速な上昇は、電解液の分解反応を惹起してガスが発生され得る。電池パックの内部の二次電池からガスが発生した場合は、そのようなガスが電池パック内部に捕集されて電池パックが爆発したり、電池パックの冷却用ダクトなどを介して車などの内部に流入され得る。そこで、電池パックには、内部のガスを外部に排出させて内部の圧力を減少させる、ガス抜き装置を備えることになる。

ガス抜き装置は、通常、電池パック内部のガスが流入される入口およびガスが排出される出口の間に、内部の圧力によって破裂され得るベンティングディスクが挿入されている構造である。しかし、従来のガス抜き装置は、単にガスの流入口と流出口が連結されている円筒状の構造を有している。そのため、入口と出口の間の圧力が小さく、排出し得るガスの流量に限界があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたものであって、同様の面積のベンティングディスクでも、同様の時間当たりにより多くの流量を排出し得るガス抜き装置及びそれを含む電池モジュール、電池パックを提供するものである。

本発明に係る電池パック用のガス抜き装置（ｇａｓ ｖｅｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｓｅ）は、中心部に貫通孔が形成され、電池モジュールまたは電池パック内部のガスが流入される流路として作用する内側ブラケットと、上記内側ブラケットの貫通孔と連通される貫通孔が形成され、流入されたガスが外部に排出される流路が形成される構造の外側ブラケットと、上記内側ブラケットおよび外側のブラケットの間に結合されて貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わる場合に破裂されるように構成されたベンティングディスクと、を含み、上記外側ブラケットに形成される流路の断面積は、ガス排出方向へ連続的または順次に減少する。

具体的な例において、上記外側ブラケットは中心部に形成された貫通孔に上記貫通孔と連通されるガス排出流路が形成された排出ガイド部材が挿入された構造であり、上記ガス排出流路の断面積は、上記流路の入口部から出口部に向かって連続または順次に減少する。

一つの例において、上記排出ガイド部材に形成されたガス排出流路は、円錐台の形状である。

他の一つの例において、上記排出ガイド部材に形成されたガス排出流路は、断面積が出口部に向かって連続的に減少することにつれ、流路の内壁に形成された斜面が凹に曲がった円錐台の形状である。

別の一つの例において、上記排出ガイド部材に形成されたガス排出流路は、断面積が出口部に向かって連続的に減少することにつれ、流路の内壁に形成された斜面が凸に曲がった円錐台の形状である。

一具体例において、上記入口部の断面積は、内側ブラケットに形成された貫通孔の断面積に対応する。

他の一具体例において、上記出口部の断面積は、入口部の断面積の４０～８０％である。

一つの例において、上記流路の内壁には、ねじ山、エンボシングまたは直線状のパターンを有する突起が形成されている。

具体例において、上記ベンティングディスクは、上記内側ブラケット及び外側ブラケットに締結されるディスク外周部、および上記ディスク外周部と一体として形成されて上記貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わる場合に破裂されるディスク内周部を含む。

具体例において、上記ディスク内周部は、所定の圧力が加わると破裂可能な金属またはプラスチックの材質である。

具体例において、上記ディスク内周部には、上記の所定の圧力が加わると破裂されるノッチが形成されている。

一つの例において、上記外側ブラケットとベンティングディスクとの間、及び上記内側ブラケットとベンティングディスクとの間のうちいずれか一つ以上には、ディスクパッドが介在されている。

本発明は、上述したガス抜き装置を含む電池モジュールを提供する。その故に、上記電池モジュールは、複数の二次電池及び上記二次電池が搭載されるモジュールフレームを含み、上記モジュールフレームの一側にはガス抜き装置が形成される。

具体例において、上記電池モジュールは、上記モジュールフレームとガス抜き装置の外周辺との間を密閉させるシーリング部材をさらに含む。

また、本発明は、上述したガス抜き装置を含む電池パックを提供する。その故に、上記電池パックは、複数の二次電池を備える電池モジュール、上記電池モジュールが搭載されるトレイ及び上記電池モジュールを覆うパックカバーを含む電池パックケースを含み、上記電池パックケースの一側にはガス抜き装置が形成される。

このとき、上記電池パックにおいて、上記電池モジュールは、前述したように、モジュールフレームの一側にはガス抜き装置が形成された電池モジュールであり得る。

一つの例において、上記電池パックは、上記電池パックケースとガス抜き装置の外周辺との間を密閉させるシーリング部材をさらに含む。

また、本発明は、上記電池パックを含む自動車を提供する。

本発明に係るガス抜き装置及びそれを含む電池モジュールまたは電池パックは、同一面積のベンティングディスクを用いても同一時間当たりにさらに多くの流量を排出することによって、電池モジュールまたは電池パックの安全性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るガス抜き装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るガス抜き装置においてブラケット及びベンティングディスクの結合形態を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係るベンティングディスクの形状を示した模式図である。 本発明の一実施形態に係るベンティングディスク及び外側ブラケットの断面を示した模式図である。 本発明の他の実施形態に係るベンティングディスク及び外側ブラケットの断面を示した模式図である。 本発明の別の実施形態に係るベンティングディスク及び外側ブラケットの断面を示した模式図である。

以下、本発明について詳細に説明する。その前に、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語又は単語は通常的、或いは辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が彼自身の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することができるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されるべきである。

本発明に係る電池モジュールまたは電池パック用のガス抜き装置は、中心部に貫通孔が形成され、電池パック内部のガスが貫通孔に流入される流路で作用する構造の内側ブラケットと、上記貫通孔と連通される貫通孔が形成され、流入されたガスが外部に排出される流路が形成される構造の外側ブラケットと、上記内側ブラケット及び外側ブラケットの間に結合されて貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わると破裂されるように構成されたベンティングディスクを含み、上記外側ブラケットに形成された流路の断面積は、ガス排出方向に連続的または順次に減少する。このとき、内側は、電池モジュールまたは電池パックの内部からみてガスが流入される方向を意味し、外側は、ガスが外部に通り抜ける方向を意味する。

通常、電池パックには、複数の電池モジュールが搭載されており、それぞれの電池モジュールには、複数個の二次電池が収容されている。これらの二次電池は、充放電を繰り返すことによる電解液の分解反応等によってガスを発生させる。電池の充放電過程で発生する熱は、ガス発生を促しており、ガスを膨張させて電池モジュールまたは電池パック内部の圧力を高めることになる。このプロセスが続く場合は、電池モジュールまたは電池パックが爆発したり、内部のガスがダクトなどを介して車などの内部に流入されえる。そのため、気体の圧力が所定の大きさ以上になるとベンティングディスクが破裂されることによってガスを排出させる、ベンティング装置が取り付けられる。

このようなガスは、通常、圧力に対して体積が変化する圧縮性の流体である。このような空気が高速で流れることになると、一部領域に圧力と密度が高い地域が発生し、空気の体積が減ることになる。しかし、上記のようなガスの排出過程においてガスの排出速度は小さいので、圧力による体積の変化を無視し得る非圧縮性流動現象を示す。このような非圧縮性流動では、流体上においての電圧力は一定であり、流体の圧力と速度は反比例することになる。すなわち、流体の圧力が増加すると流速は減少し、流体の圧力が減少すると流速は増加する。

一方、流路の断面積をガス排出方向に連続的または順次に減少する形状とする場合、断面積が大きい入口では空気の速度が減少するにつれて内部の圧力が増加する。また、断面積が小さい出口では空気の速度が増加するにつれて内部の圧力が減少することになる。これにより、入口と出口の圧力の差が局所的にさらに増加することになり、同一面積のベンティングディスクを用いても、より大きな流量のガスを排出することができる。したがって、電池パック内部で発生したガスによって内部圧力が基準値を超えたとき、ガスを速やかに排出することによって、電池モジュールまたは電池パックの安全性を向上させることができる。

一つの例において、上記外側ブラケットは、中心部に形成された貫通孔に、上記貫通孔と連通されるガス排出流路が形成された排出ガイド部材が挿入された構造であり、上記ガス排出流路の断面積は、上記流路の入口部から出口部に向かって連続または順次に減少する。上記排出ガイド部材は、着脱型または交換型の構造である。本発明においては、外側ブラケットに、流路の形状を決定する別途のガイド部材を挿入することによって、ガスの円滑な排出、簡単な部品の交換、容易な流路形状の変更が可能である。この場合、排出ガイド部材に形成されたガス排出流路が、外側ブラケットに形成される貫通孔として、ガスが外部に排出される流路の役割を果す。

一実施形態において、上記排出ガイド部材に形成されたガス排出流路は、円錐台の形状である。具体的に、排出ガイド部材において、入口部および出口部の形状は円形であり、それぞれ円錐台形状の下面と上面を構成する。流路の内壁は、入口部から出口部に向かって、断面積が連続的に減少することにより、流路の内壁に傾斜面が形成される構造である。このとき、上記の断面積の減少率は、流路全体で一定である。

また、上記断面積の減少率は、流路全体で変化する形状であり得る。他の一実施形態においては、上記排出ガイド部材に形成されたガス排出流路は、断面積が出口部に向かって連続的に減少することによって、流路の内壁に形成された傾斜面が凹っと曲がった円錐台の形状である。ここで、傾斜面が凹っとに曲がった形状は、流路の垂直断面において、傾斜が流路の外側に向かって陥入されている形状を意味する。この場合、断面積の減少率は、ガスが流入される入口部の近くでは小さく、ガスが排出される出口部側に行くほど大きくなる。

別の一実施形態にいて、上記排出ガイド部材に形成されたガス排出流路は、断面積が出口部に向かって連続的に減少することにつれ、流路の内壁に形成された傾斜面が凸っと曲がった円錐台の形状である。ここで、傾斜面が凸っと曲がった形状は、流路の垂直断面において、傾斜が流路の中心に向かって突出されている形状を意味する。この場合、断面積の減少率は、ガスが流入される入口部の付近では大きく、ガスが排出される出口部に向かって行くほど小さくなる。上記排出ガイド部材において、内部に形成される流路の形状は、電池パックの安全性基準などによって多様な形で設計可能である。

具体例において、上記入口部の断面積は、上記内側ブラケットに形成された貫通孔の断面積に対応する。これにより、電池パックの内部で発生したガスが、排出ガイド部材内に形成された流路に進入する前に、圧力または流速が変化することを防止することができる。例えば、入口部の断面積が内側ブラケットに形成された貫通孔の断面積よりも大きい場合、ガスが流路の内側ブラケット及び入口部を順次に通過しながら流路の断面積がガスの進行方向に従って増加する効果を示し、そのガスが排出されるプロセス中にガスの流速を減少させることができるので、本発明による効果を阻害し得る。

また、上記出口部の断面積は、電池モジュールまたは電池パック用の構造、または達成しようとする安全性の条件に応じて適宜選択し得るが、上記入口部の断面積の４０％～８０％であり得る。詳細に、上記出口部断面積は入口部の断面積の５０～７０％であり、さらに詳細には５５～６５％であり得る。出口部の断面積が入口部の断面積の４０％未満の場合、出口部が過度に狭くて小さくなる。一方、出口部の断面積が入口部の断面積の８０％を超える場合、入口部と出口部の断面積の差が過度に減少して、入口部と出口部での圧力差が減少するにつれ、ガス抜きの効率性が減少することになる。

一具体例において、上記流路の内壁には、ガスの排出を補助するためのパターンが形成され得る。例えば、上記パターンは、ねじ山、エンボシングまたはガス排出方向と平行な直線のパターンを有する突起形状であり得る。具体的に、上記パターンは、流路の内壁に沿って流路の内部を包む形のねじ山突起またはエンボシングの形状であり得る。このようなパターンは、ガスの排出を促進することができる。

一方、本発明に係る電池モジュールまたは電池パック用のガス抜き装置において、上記ベンティングディスクは、上記内側ブラケット及び外側のブラケットに締結されるディスク外周部、及び上記ディスク外周部と一体に形成され、上記貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わると破裂されるディスク内周部を含む。

上記ディスク外周部は、ブラケットとベンティングディスクを固定するための部分であって、一面は内側ブラケットと接し、他面は外側ブラケットと接する。上記ディスク外周部には、円周方向に沿って締結孔をさらに備えることができ、内側ブラケット、ディスク外周部および外側ブラケットは、ボルト締結方式などを通じて、一体に結合し得る。

ディスク内周部は、所定の圧力が加わると破裂可能な金属またはプラスチックの材質である。たとえば、ディスク内周部には、厚さが薄い銅、アルミニウム又はステンレス鋼の材質の金属、又はプラスチック材質で形成され得る。そして、上記ディスク内周部は、破裂時の圧力条件に合わせて適切に選択することができ、本発明の権利範囲がそれに限定されるものではない。

上記ディスク内周部には、正常の条件においては、内側ブラケットの貫通孔を遮断することによって、電池パックの内部に水分または異物が侵入することを防止する。しかし、電池パックで多量のガスが発生すると、電池パック内部の圧力が上昇する。そして、このような圧力は、ディスク内周部を破裂させる力として作用することになる。このとき、電池モジュールまたは電池パック内部の圧力は、外部の気圧よりも高い状態である。そのため、内部のガスが陰圧によって電池モジュールまたは電池パックの外部に排出され得る。

上記ディスク内周部には、所定の圧力が加わると破裂されるようにノッチが形成されている。このようなノッチは、ディスクの表面から厚さ方向に一部切り取りされて形成される。ノッチの形状は、十字型、円形、四角形、Ｕ字型、楕円形、円弧状などの形状に設計され得、このノッチの端面は、台形、Ｖ字型、四角形、円弧状などのような形状が可能である。ディスク内周部に形成されるノッチの形状は、必ずこれに限定されるものではなく、多様な形状を有し得る。

一具体例において、上記外側ブラケットとベンティングディスクとの間、及び上記内側ブラケットとベンティングディスクとの間のうちいずれか一つ以上には、ディスクパッドが介在され得る。このようなディスクパッドは、ディスク外周部に対応される形であって、環状またはリング状で備えられる。上記ディスクパッドは、外側ブラケットとベンティングディスクとの間、または内側ブラケットとベンティングディスクとの間の気密性を高め、ディスク外周部の破損を防止するためのものである。たとえば、ディスクパッドは、弾性のあるゴム材質などで形成され得る。

また、本発明は、上述したガス抜き装置を含む電池モジュールを提供する。本発明に係る電池モジュールは、多数の二次電池、および上記二次電池が搭載されるモジュールのフレームを含み、上記モジュールフレームの一側には、上述のようなガス抜き装置が形成された構造である。

具体的に、上記二次電池は、正極、負極および分離膜が交互に積層された電極組立体が、電解液と一緒にセルケース内に搭載された形状である。このような二次電池の構成については、本願発明が属する技術分野の通常の技術者に自明な事項であるので、より詳細な説明は省略する。また、上記電池モジュールのモジュールフレームとガス抜き装置の結合方式に関しては、後述する電池パックとガス抜き装置の結合方式と同一の方式を使用することができる。

一方、上記電池モジュールは、上記モジュールフレームとガス抜き装置の外周辺との間を密閉させるシーリング部材をさらに含むことができる。上記シーリング部材は、ゴムリングやシリコーン樹脂であり得、ガス抜き装置とモジュールフレームとの間の隙間に設置されて、電池モジュールを密閉させることができる。

また、本発明は、上述したガス抜き装置を含む電池パックを提供する。

一実施形態において、本発明に係る電池パックは、多数の二次電池を備える電池モジュールと、上記電池モジュールが搭載されるトレイ及び上記電池モジュールを覆うパックカバーを含む電池パックケースと、を含み、上記電池パックケースの一側には、上述したのようなガス抜き装置が形成された構造である。

まず、電池モジュールは、複数の二次電池と、これらを収容するモジュールフレーム及びモジュールの周辺に装着される電装品を含む。特に、上記電池セルは、パウチ型電池セルであり得、電極組立体、電解液及びパウチ外装材を備える構造である。このような電池セルの構成については、本願発明の属する技術分野の通常の技術者に自明な事項であるので、より詳細な説明は省略する。そして、本発明に係る電池パックには、本発明の出願時点で公知の多様な二次電池が採用され得る。また、上記電装品は、電池モジュールの動作をモニタリングおよび制御する電池管理システム（ＢＭＳ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電池モジュールの電気的連結を制御する電源遮断ユニット（ＢＤＵ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、電池モジュールとＢＭＳとの間に位置し、過電流を遮断する機能を提供するヒューズ、などを含む。

上記電池パックケースは、下部から電池モジュールを搭載するトレイおよび電池モジュールの側面および上部を覆うパックカバーを含み、上記トレイとパックカバーはボルト締結方法で相互に結合され得る。

上記電池パックケースの一側には、ガス排出口の役割をするホールが形成され得る。そして、上記ホールには、上述したような電池パック用のガス抜き装置が結合され得る。通常、二次電池などから発生した電池パック内部のガスは、空気に比べて密度が大きい。そのため、ガス排出口は、電池パックの下部に位置することがガス排出の側面で有利であり得る。ただし、このようなガス排出口は、電池パックが適用される構造及び特性によって位置が変わり得る。

具体的に、上記電池パック用のガス抜き装置は、内側ブラケット、ベンティングディスクおよび外側ブラケットがすべて結合された状態で、上記電池パックのケースに形成されたホールに挿入された後、固定され得る。そのために、ガス抜き装置において、内側ブラケットまたは外側ブラケットのうちいずれか一つ以上の外周部分には、電池パックとの結合のための別途のボルト貫通ホールが形成され得、電池パックケースの対応する位置にも同様にボルト貫通ホールが形成され得る。特に、外側ブラケットの外周部分が内側ブラケットよりさらに延長され、上記延長された部分にボルト貫通ホールが形成され得る。この場合、ガス抜き装置は、電池パックケースに形成されたホールに挿入した後、ボルト締結を通じて結合される。または、上記電池パックケースからガス排出口の部分が突出されて、管を形成することができ、上記管にガス抜き装置が挿入される構造でもあり得る。

このような場合、ガス抜き装置の外周部分と電池パックケースに形成されたホールとの間には隙間が発生し、この部分から内部の気体が外に排出され得る。この場合、電池パックの内部と外部の圧力の差が減少してガス抜き装置の効率が減少し、望まない場合にガスが排出され得る。それを解決するために、上記電池パックは、電池パックケースとガス抜き装置の外周辺との間を密閉させるシーリング部材を含むことができる。具体的には、上記シーリング部材は、ゴムリングやシリコーン樹脂であり得、ガス抜き装置と電池パックケースとの間の隙間に設置されて電池パックを密閉させることができる。すなわち、本発明に係る電池パックは、内部が密閉された状態で、内部の圧力が基準値を超える場合に、ベンティングディスクが破裂して電池パック内部のガスが外部に排出され、かつ流路の断面積がガス排出方向に連続または順次に減少することによって、より大きな流量のガスを排出し得る。

また、本発明は、上述した電池パックを含む自動車を提供する。上記自動車は、例えば、電気自動車ないしハイブリッドカーである。

以下、図面等を通じて本発明をより詳細に説明する。しかし、本明細書に記載された図面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。そのため、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ことを理解する必要がある。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るガス抜き装置の斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態に係るガス抜き装置においてブラケット及びベンティングディスクの結合形態を示した斜視図である。

図１及び図２を参照すると、本発明に係る電池モジュールまたは電池パック用のガス抜き装置（１００）は、内側ブラケット（１１０）、ベンティングディスク（１３０）及び外側ブラケット（１２０）を含む。上記内側ブラケット（１１０）、ベンティングディスク（１３０）及び外側ブラケット（１２０）は、外周辺にボルト（１５０）の締結を通じて結合された構造である。上記内側ブラケット（１１０）には、中心部に貫通孔（図示せず）が形成されているので、電池パック内部のガスが流入され得る。外側ブラケット（１２０）も、中心部に、上記内側ブラケット（１１０）に形成された貫通孔と連通される貫通孔（１２１）が形成されている。このとき、外側ブラケットの中心部に形成される貫通孔に、それと連通されるガス排出流路が形成された排出ガイド部材（１４０）が挿入される。上記ガス排出流路の断面積は、上記流路の入口部から出口部に向かって連続または順次に減少する。上記外側ブラケット（１２０）とベンティングディスク（１３０）との間、及び上記内側ブラケット（１１０）とベンティングディスク（１３０）との間のうちいずれか一つ以上には、ディスクパッド（図示せず）が介在され得る。ベンティングディスク（１３０）には、ノッチ（１３４）が形成されているので、正常の条件においては、内側ブラケットの貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わる場合にノッチ部分が破裂して、内部のガスを排出することになる。

一方、上記排出ガイド部材（１４０）と外側ブラケット（１２０）は、一体化された構造になっているので、外側ブラケットに形成された貫通孔自体が排出流路になることもあり得る。この場合、後述するように、貫通孔の形状は、断面積がガス排出方向に、連続に減少する形状になり得る。

図３は、本発明の一実施形態に係るベンティングディスク（１３０）の形状を示した模式図である。図３を参照すると、ベンティングディスク（１３０）は、ディスク外周部（１３１）及び上記ディスク外周部（１３１）と一体として形成されるディスク内周部（１３２）を含む。ディスク外周部（１３１）は、外側ブラケット及び内側ブラケットと対応する環状またはチェイン形状であって、ボルト締結のための貫通ホール（１３３）が一定の間隔で形成されている。上記ベンティングディスク（１３０）のディスク内周部（１３２）には、ノッチ（１３４）が形成されているので、所定の圧力で破裂され得る。上記ノッチ（１３４）の形状は、例えば、Ｘ字の形状であり得る。この場合、ディスク内周部が破裂されても、ディスク内周部の破裂された欠片が完全に片落ちせず、ディスク外周部に結合され得る。ディスク内周部の破裂された欠片がベンティングディスクから完全に分離されて片落ちすると、それは除去し難く、他部品を損傷させ得る。

図４は、本発明の一実施形態に係るベンティングディスク及び外側ブラケットの断面を示した模式図である。図４を参照すると、排出ガイド部材は、外側ブラケット（１２０）の中心部に形成される貫通孔に挿入されており、その中心部にガス排出流路（１４１）が形成されている。このとき、ガス排出流路（１４１）の断面積は、入口部（１４２）から出口部（１４３）に向かって連続的に減少する形態である。図４において、ガス排出流路の形状は円錐台の形状であって、流路の内壁（１４４）は、円錐台の傾斜面（斜面）の形状であり、ガス排出流路は、その断面が台形の形状である。

上記のように流路の断面積を、ガス排出方向に連続的に減少する形状とする場合、断面積が大きい入口部（１４２）においては空気の速度が減少するにつれて内部の圧力が増加し、断面積が小さい出口部（１４３）においては空気の速度が増加するにつれて内部の圧力が減少することになる。これにより、入口部（１４２）と出口部（１４３）の圧力差が局所的に更に増加することになり、同じ面積のベンティングディスクを用いても、より大きな流量のガスを排出し得る。したがって、電池パック内部で発生したガスに起因して内部圧力が基準値を超えたとき、ガスを速やかに排出することによって、電池モジュールまたは電池パックの安全性を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の他の実施形態に係るベンティングディスク及び外側ブラケットの断面を示した模式図である。

図５を参照すると、排出ガイド部材（２４０）は、外側ブラケット（２２０）の貫通孔に挿入されており、中心部にガス排出流路（２４１）が形成されている。このとき、ガス排出流路（２４１）は、断面積が入口部（２４２）から出口部（２４３）に向かって連続的に減少する形状であるので、内壁（２４４）には傾斜面が形成される。このとき、上記ガス排出流路（２４１）は、その傾斜面が凹状に曲がった円錐台の形状である。この場合も、流路の断面積がガス排出方向に連続的に減少する形状であるので、入口部と出口部の圧力差が局所的にさらに増加することになり、同じ面積のベンティングディスクを用いても、より大きな流量のガスを排出し得る。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の別の実施形態に係るベンティングディスク及び外側ブラケットの断面を示した模式図である。

図６を参照すると、排出ガイド部材（３４０）は、外側ブラケット（３２０）の貫通孔に挿入されており、中心部にガス排出流路（３４１）が形成されている。このとき、ガス排出流路（３４１）は、断面積が入口部（３４２）から出口部（３４３）に向かって連続的に減少するる形であるので、内壁（３４４）には傾斜面が形成される。このとき、上記ガス排出流路（３４１）は、その傾斜面が凸に曲がった円錐台の形状である。この場合も、流路の断面積がガス排出方向に連続的に減少する形状で、入口部と出口部の圧力差が局所的にさらに増加することになり、同じ面積のベンティングディスクを用いても、より大きな流量のガスを排出することができる。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、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であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示された図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

一方、本明細書において、上、下、左、右、前、後のように、方向を示す用語が使用されたが、このような用語は、簡単に説明するためのものであって、対象となる事物の位置や観測者の位置などに応じて異なり得るということは自明である。

１００：ガス抜き装置
１１０：内側ブラケット
１２０、２２０、３２０：外側ブラケット
１２１：貫通孔
１３０：ベンティングディスク
１３１：ディスク外周部
１３２：ディスク内周部
１３３：貫通ホール
１３４：ノッチ
１４０、２４０、３４０：排出ガイド部材
１４１、２４１、３４１：ガス排出流路
１４２、２４２、３４２：入口部
１４３、２４３、３４３：出口部
１４４、２４４、３４４：内壁
１５０：ボルト

Claims (18)

1. 中心部に貫通孔が形成され、電池モジュールまたは電池パックの内部のガスが流入される流路として作用する構造の内側ブラケットと、
   前記内側ブラケットの前記貫通孔と連通される貫通孔が形成され、流入されたガスが外部に排出される流路が形成される構造の外側ブラケットと、
   前記内側ブラケット及び外側ブラケットの間に結合されて前記貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わる場合に破裂されるように構成されたベンティングディスクと、を含み、
   前記外側ブラケットに形成される流路の断面積は、ガス排出方向に連続または順次的に減少する、電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
2. 前記外側ブラケットは、中心部に形成された前記貫通孔に、前記貫通孔と連通されるガス排出流路が形成された排出ガイド部材が挿入された構造であり、
   前記ガス排出流路の断面積は、前記流路の入口部から出口部に向かって連続または順次的に減少する、請求項１に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
3. 前記排出ガイド部材に形成された前記ガス排出流路は、円錐台の形状である、請求項２に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
4. 前記排出ガイド部材に形成された前記ガス排出流路は、断面積が前記出口部に向かって連続的に減少しつつ、前記流路の内壁に形成された傾斜面が凹状に曲がった円錐台の形状である、請求項２に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
5. 前記排出ガイド部材に形成された前記ガス排出流路は、断面積が出口部に向かって連続的に減少しつつ、前記流路の内壁に形成された傾斜面が凸状に曲がった円錐台の形状である、請求項２に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
6. 前記入口部の断面積は、前記内側ブラケットに形成された前記貫通孔の断面積に対応する、請求項２から５のいずれか一項に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
7. 前記出口部の断面積は、前記入口部の断面積の４０～８０％である、請求項２から６のいずれか一項に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
8. 前記流路の内壁には、ねじ山、エンボシングまたは直線形状のパターンを有する突起が形成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
9. 前記ベンティングディスクは、
   前記内側ブラケット及び前記外側ブラケットに締結されるディスク外周部と、
   前記ディスク外周部と一体に形成され、前記貫通孔を遮蔽し、かつ所定の圧力が加わる場合に破裂されるディスク内周部と、を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
10. 前記ディスク内周部は、所定の圧力が加わると破裂可能な金属またはプラスチックの材質である、請求項９に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
11. 前記ディスク内周部には、前記所定の圧力が加わると破裂されるようにノッチが形成されている、請求項９又は１０に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
12. 前記外側ブラケット及び前記ベンティングディスクとの間、及び前記内側ブラケットと前記ベンティングディスクとの間のうちいずれか一つ以上には、ディスクパッドが介在されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池モジュール用または電池パック用のガス抜き装置。
13. 複数の二次電池、及び
    前記二次電池が搭載されるモジュールフレームを含み、
    前記モジュールフレームの一側には、請求項１から１２のいずれか一項に記載のガス抜き装置が形成された、電池モジュール。
14. 前記モジュールフレームと前記ガス抜き装置の外周辺との間を密閉させるシーリング部材をさらに含む、請求項１３に記載の電池モジュール。
15. 複数の二次電池を備える電池モジュール、及び
    前記電池モジュールが搭載されるトレイ及び前記電池モジュールを覆う電池パックカバーを含む電池パックケースを含み、
    前記電池パックケースの一側には、請求項１から１２のいずれか一項に記載のガス抜き装置が形成された、電池パック。
16. 前記電池モジュールは、請求項１３に係る電池モジュールである、請求項１５に記載の電池パック。
17. 前記電池パックケースと前記ガス抜き装置の外周辺との間を密閉させるシーリング部材をさらに含む、請求項１５に記載の電池パック。
18. 請求項１５に記載の電池パックを含む、車。

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