JP2022551802A - バッテリーモジュール間の熱拡散防止構造を適用したバッテリーパック - Google Patents

Abstract

本発明によるバッテリーパックは、複数個のバッテリーセルと、前記複数個のバッテリーセルを収容するモジュールハウジングを備えた複数個のバッテリーモジュールと、前記複数個のバッテリーモジュールにおいて相互に対向する二つのバッテリーモジュールの間に介在される断熱材と、剛性材質で設けられ、前記断熱材を貫通して両端が対向する二つの前記バッテリーモジュールの外側面に接触して配置される圧縮防止体と、を含み得る。

Description

本発明は、二つ以上のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックに関し、より詳しくは、いずれか一つのバッテリーモジュールの発熱時、周りのバッテリーモジュールに熱が伝播されることを効果的に遮断可能な熱拡散防止構造を適用したバッテリーパックに関する。

本出願は、２０２０年９月１０日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１１６４０７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。

電気エネルギーを化学エネルギーの形態に転換し、充放電の反復が可能な半永久的な電池を、使い捨ての一次電池と区分して二次電池と指称する。

二次電池には、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存在する。これらのうち鉛蓄電池とリチウム二次電池が最も活発に商用化された二次電池であるといえる。

特に、リチウム二次電池は、エネルギー貯蔵密度が高くて軽量化と小型化が可能であり、優秀な安全性、低い放電率、長い寿命のような長所から、最近、電気車のバッテリーとしての活用が活発である。参考までに、リチウム二次電池は、製造形態によって通常的に、円筒型、角形、パウチ型に分けられ、使用用途においても、電気車バッテリーの外にもＥＳＳバッテリー、その他の電気装置などに用いられている。

現在、一つのリチウム二次電池では電気車を駆動できるほどの十分な出力が得られない。電気車のエネルギー源に二次電池を適用するためには、複数個のリチウムイオン電池セルを直列及び／または並列で接続してバッテリーモジュールを構成し、通常、直列で前記バッテリーモジュールを接続し、これを機能的に維持させるＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と冷却システム、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、電気配線ケーブルなどを含むバッテリーパックを構成する。

一方、二次電池は、充放電時に化学反応を伴うため、適正温度よりも高い環境で使用される場合、性能が低下し得、適正温度よりも大きく上昇する場合、発火や爆発の危険がある。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納した構造からなるバッテリーモジュールの場合、二次電池から出る熱が合わせられて前記バッテリーモジュールの温度がさらに速く上昇し得る。

さらに、バッテリーパックは、複数個のバッテリーモジュールを含むことから、一部のバッテリーモジュールまたは前記バッテリーモジュールを構成する二次電池のうち一部の二次電池に異常状況が発生して発熱が生じ得、このような発熱は、当該バッテリーモジュールの温度を持続的に上昇させて、所定の臨界温度を超えると、周辺の他のバッテリーモジュールまで熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）状況へ進み得る。もし、このような発熱または熱暴走状況をまともに制御できないと、バッテリーパックの安全性を確保しにくい。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数個のバッテリーモジュールのうち一部のバッテリーモジュールの発熱時、周辺のバッテリーモジュールへの熱暴走の伝播を安定的に遮断可能なバッテリーモジュール間の断熱構造を提供することを目的とする。

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。

上記の課題を達成するための本発明の一実施例によるバッテリーパックは、複数個のバッテリーセル及び前記複数個のバッテリーセルを収容するモジュールハウジングを備えた複数個のバッテリーモジュールと、前記複数個のバッテリーモジュールにおいて相互に対向する二つのバッテリーモジュールの間に介在される断熱材と、剛性材質で設けられ、前記断熱材を貫通して両端が対向する二つの前記バッテリーモジュールの外側面に接触して配置される圧縮防止体と、を含み得る。

前記モジュールハウジングは、前記モジュールハウジングの上部と下部を各々形成する上部プレートと、下部プレートと、前記モジュールハウジングの左側面と右側面を各々形成する一対の側面プレートと、を含み、前記バッテリーセルは、パウチ型バッテリーセルであって、広い面が立てられて積層して配列され、前記モジュールハウジングの内部で前記バッテリーセルのうち最外郭のバッテリーセルが前記一対の側面プレートに対面して配置されるように収納され、前記断熱材と前記圧縮防止体とが相互に対向する二つの前記バッテリーモジュールの各前記側面プレートと接触するように構成され得る。

前記対向する二つのバッテリーモジュールを第１バッテリーモジュール及び第２バッテリーモジュールであると特定すると、前記断熱材は、前記第１バッテリーモジュールにおいて、一側の前記側面プレートの一面と前記上部プレートの少なくとも一部とを囲むように設けられる第１断熱パッドと、前記第２バッテリーモジュールにおいて、一側の前記側面プレートの一面と前記上部プレートの少なくとも一部とを囲むように設けられる第２断熱パッドと、を含み得る。

前記第１断熱パッド及び前記第２断熱パッドは、対称的に設けられ得る。

前記第１断熱パッド及び前記第２断熱パッドは各々、前記側面プレートに対応する面積で形成された壁体部と、前記壁体部の上端から折り曲げられて前記上部プレートに並んで配置される折曲部と、を含み得る。

前記壁体部は、厚さ方向へ貫通して形成される少なくとも一つの貫通ホールを備え、前記圧縮防止体は、前記少なくとも一つの貫通ホールに挿入して介在され得る。

前記少なくとも一つの貫通ホールは三つの貫通ホールであり、前記三つの貫通ホールのうち一つが前記壁体部の中心部に位置し、残りの二つが各々前記中心部の左側と右側に対称的に位置し得る。

前記圧縮防止体は、前記第１断熱パッドの壁体部に挿入される第１圧縮防止体と、前記第２断熱パッドの壁体部に挿入される第２圧縮防止体と、を含み得る。

前記第１圧縮防止体及び前記第２圧縮防止体は各々、前記貫通ホールよりも大きい直径で形成された挿入制限部と、前記挿入制限部よりも小さい直径で形成され、前記貫通ホールの内部に配置される挿入管部と、を含むチューブまたは管状で設けられ得る。

前記第１圧縮防止体の挿入制限部は、前記第１バッテリーモジュールの側面プレートに接触し、前記第２圧縮防止体の挿入制限部は、前記第２バッテリーモジュールの側面プレートに接触するように構成され得る。

前記第１圧縮防止体の挿入管部と前記第２圧縮防止体の挿入管部とは、端部が互いに接触するように構成され得る。

前記圧縮防止体は、セラミック繊維素材から形成され得る。

前記第１断熱パッドと前記第２断熱パッドとの間に配置される第１熱伝導性シート及び第２熱伝導性シートと、前記第１熱伝導性シートと前記第２熱伝導性シートとの間に介在される第３断熱パッドと、をさらに含み得る。

前記第１熱伝導性シートは、前記第１バッテリーモジュールの上部プレートに並ぶ方向へ上部が折り曲げられて延びるように設けられた第１放熱部を備え、前記第２熱伝導性シートは、前記第２バッテリーモジュールの上部プレートに並ぶ方向へ上部が折り曲げられて延びるように設けられた第２放熱部を備え得る。

前記第１放熱部及び前記第２放熱部と接触して熱を交換するパックカバーをさらに含み得る。

本発明の他の様態によると、前述したバッテリーパックを含む電気自動車が提供され得る。

本発明の一面によると、断熱材の性能低下を防止してバッテリーモジュール間の熱暴走の伝播を安定的に遮断することができる。

因みに、バッテリーモジュールは、発熱時、その内部の二次電池のスウェリングによってモジュールハウジングの外形が変形され得る。この際、バッテリーモジュール同士の間に断熱材が介在されると、前記断熱材に圧縮が起こり、本来の熱遮断能力が低下することがある。しかし、本発明によるバッテリーパックは、バッテリーモジュールのスウェリング圧力から前記断熱材の圧縮を防止できる圧縮防止体が断熱材と共にバッテリーモジュールの間に適用された構造からなることで、バッテリーモジュール間の熱暴走の伝播が安定的に遮断できる。

したがって、本発明のこのような面によると、バッテリーパックの安全性がより向上できる。

本発明の効果は上述した効果に限定されず、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者に明らかに理解されるだろう。

本発明の一実施例による断熱材と圧縮防止体をバッテリーモジュールの間に適用したバッテリーパックを概略的に示した図である。 図１のバッテリーモジュールの熱拡散防止のための配置構造を示すための図である。 本発明の一実施例による断熱材、圧縮防止体及び熱伝導性シートの分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールのモジュールハウジングと断熱材、圧縮防止体及び熱伝導性シートの組立構成を示した斜視図である。 図４のＡ－Ａ’による断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックのバッテリーモジュール間の断熱及び放熱構造を説明するための図である。 図６の主要部の拡大図である。

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断熱材と圧縮防止体をバッテリーモジュール同士の間に適用したバッテリーパックを概略的に示した図であり、図２は、図１のバッテリーモジュール間の熱拡散防止のための配置構造を示すための図である。

これらの図面を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、複数個のバッテリーモジュール１００と、断熱材２００と、圧縮防止体３００と、熱伝導性シート４１０、４２０と、パックケース５００と、を含んで構成され得る。

前記バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１１０を備え得る。本実施例に適用したバッテリーセル１１０は二次電池であって、パウチ型二次電池であるが、バッテリーモジュール１００は必ずパウチ型二次電池でなくてもよい。即ち、バッテリーモジュール１００は、円筒型または角形の二次電池であり得る。

前記二次電池は、電極組立体、電解液及び外装材を備え得る。ここで、電極組立体は、電極と分離膜との組立体であって、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板が分離膜を挟んで配置された形態で構成され得る。また、電極組立体の各電極板には、電極タブが備えられ、電極リードと接続され得る。特に、パウチ型二次電池の場合、一つ以上の電極タブが電極リードと接続され得、電極リードは、パウチ外装材の間に介在され、一端が外部に露出されることで電極端子として機能できる。外装材は、内部に空間を備え、電極組立体と電解液を収納し、密閉された形態で構成され得る。外装材は、缶型二次電池の場合、金属材質から構成され、パウチ型二次電池の場合、外部絶縁層、金属層及び内部接着層を備える形態で構成され得る。

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における当業者に自明な事項であるので、より詳細な説明を省略する。そして、本発明によるバッテリーパックには、本願の出願時点における公知の多様な二次電池が採用され得る。

前記バッテリーモジュール１００は、前記バッテリーセル１１０を収納するためにモジュールハウジング１２０を備え得る。即ち、モジュールハウジング１２０は、バッテリーモジュール１００の外部または外面を構成すると言え、このようなモジュールハウジング１２０の内部には、複数のバッテリーセル１１０が収納され得る。

本実施例では、パウチ型のバッテリーセル１１０を立てて左右方向（±Ｘ軸方向）へ積層した形態でモジュールハウジング１２０に収納する。この際、積層配列において最外郭のバッテリーセル１１０は、後述する一対の側面プレート１２３、１２４に対面するように配置され得る。このようなバッテリーセルの収納構造によると、各バッテリーモジュール１００のエネルギー密度が極大化できる。

モジュールハウジング１２０は、ほぼ直方体の形態に形成され得る。このようなモジュールハウジング１２０は、上部と下部を各々形成する上部プレート１２１及び下部プレート１２２と、右側面と左側面を各々形成する右側面プレート１２３及び左側面プレート１２４と、を備え得る。また、モジュールハウジング１２０は、前端部及び後端部が開放され、内部に中空が形成されてバッテリーセル１１０が収納され、前記前端部を覆う前面カバー１２５と、前記後端部を覆う後面カバー１２６と、を備えるように構成され得る。前記前面カバー１２５及び前記後面カバー１２６のうち少なくとも一つにモジュール端子が備えられ得る。

前記モジュールハウジング１２０は、内部に収納されたバッテリーセル１１０を外部の物理的、化学的要因などから保護するために、密閉された形態で構成され得る。例えば、図１に示したように、モジュールハウジング１２０は、内部に収納されたバッテリーセル１１０の上部、下部、左側部、右側部、前部及び後部が外部に露出しないように、上下、左右及び前後が全て遮られた形態で構成され得る。このような構成によって、モジュールハウジング１２０は、一つのバッテリーモジュール１００に対して外側をなす構成要素になり、バッテリーモジュール１００の外部と内部を区分する境界になり得る。

前記モジュールハウジング１２０は、器具的剛性の確保のために金属のような剛性材質と、バッテリーモジュール１００の外部及び内部で電気絶縁性を確保のために電気絶縁性材質を備え得る。その他にもモジュールハウジング１２０は、他の多様な材質から構成されるか、または他の材質をさらに含み得る。

複数個のバッテリーモジュール１００は、図１に示したように、相互に結合可能に設けられるトレイ５２０とパックカバー５１０から構成されたパックケース５００に収納され得る。便宜のために図示してはいないが、前記パックケース５００の内部にはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と冷却システム、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）、電気配線ケーブルなどがさらに収納され得る。

前記複数個のバッテリーモジュール１００は、トレイ５２０の中で相互間の側面が対向するように左右方向（±Ｘ軸方向）に配列され得る。即ち、前記複数個のバッテリーモジュール１００は、各々右側面プレート１２３と左側面プレート１２４とが相互に対向するように左右方向に配列され得る。

断熱材２００は、前記複数個のバッテリーモジュール１００の間に介在され得る。例えば、図２のように、前記断熱材２００は、バッテリーパックに含まれた全体のバッテリーモジュール１００において相互に対向する二つのバッテリーモジュール１００の間ごとに介在され得る。即ち、バッテリーパックにＮ個のバッテリーモジュール１００が含まれ、このようなＮ個のバッテリーモジュール１００が左右方向に配列された場合、前記断熱材２００はＮ－１個が備えられ、バッテリーモジュール１００の間ごとに介在され得る。

前記断熱材２００は、熱絶縁性と耐熱性の高い素材で設けられ得る。例えば、発泡ポリスチレンやフェノールフォームなどのような素材が断熱材の製作に用いられ得る。このような断熱材は、バッテリーモジュール１００で発生した熱が外部へ流出されるか、または外部から熱がバッテリーモジュール１００へ流入することを遮断する役割を果たし得る。

したがって、バッテリーパックに含まれたバッテリーモジュール１００のうち一部のバッテリーモジュール１００に発熱が起こるとしても、その周辺の他のバッテリーモジュール１００への熱伝播が遮断されるか、または大幅遅延され得る。

一方、バッテリーパックの使用が持続するにつれ、バッテリーモジュール１００に含まれたバッテリーセル１１０でスウェリング現象が発生することがあり、このようなバッテリーセル１１０のスウェリング現象によってバッテリーモジュール１００の一部分が膨張し得る。この際、バッテリーモジュール１００同士の間の断熱材２００が圧縮される場合、断熱材２００の熱遮断能力が顕著に低下し得る。言い換えれば、通常の断熱材２００は、気孔中の空気の断熱性を用いる多孔質構造からなるため、このような断熱材２００が圧縮されると、前記多孔質構造が壊れて熱遮断能力が低下し得る。

これに対し、本発明のバッテリーパックは、バッテリーモジュール１００の一部分が膨張して断熱材２００が圧縮されることを阻むための構成として圧縮防止体３００をさらに含む。

前記圧縮防止体３００は剛性材質で設けられ、断熱材２００を貫通して両端が対向する二つのバッテリーモジュール１００の外側面に接触するように構成され得る。

具体的には、図２と共に図３～図５を参照して、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１００の間に断熱材２００及び圧縮防止体３００を共に適用した例について説明する。

以下、説明の便宜のために、バッテリーパックに含まれたバッテリーモジュール１００のうち、隣接して対向する二つのバッテリーモジュール１００を任意に選択して左側を第１バッテリーモジュール１００Ａとし、右側を第２バッテリーモジュール１００Ｂとする。

先ず、図２～図４を参照すると、断熱材２００は、第１バッテリーモジュール１００Ａにおいて、右側面プレート１２３の全体と上部プレート１２１の少なくとも一部を囲むように設けられる第１断熱パッド２１０と、第２バッテリーモジュール１００Ｂにおいて左側面プレート１２４の全体と上部プレート１２１の少なくとも一部を囲むように設けられる第２断熱パッド２２０と、を含み得る。第１断熱パッド２１０及び第２断熱パッド２２０は、相互に対称的に設けられ得る。

このような第１断熱パッド２１０及び第２断熱パッド２２０は各々、側面プレート１２３、１２４に対応する面積で形成された壁体部２１０ａ、２２０ａと、前記壁体部２１０ａ、２２０ａの上端から折り曲げられて上部プレート１２１に並んで配置される折曲部２１０ｂ、２２０ｂと、を含み得る。

前記壁体部２１０ａ、２２０ａと折曲部２１０ｂ、２２０ｂの構成によると、側面プレート１２３、１２４の全体と、前記側面プレート１２３，１２４と上部プレート１２１につながるコーナー領域における熱の内外部への流出入が遮断できる。

また、前記上部プレート１２１に折曲部２１０ｂ、２２０ｂが配置され、前記折曲部２１０ｂ、２２０ｂは、壁体部２１０ａ、２２０ａよりも厚く設けられ得る。このような折曲部２１０ｂ、２２０ｂは、パックカバー５１０から伝達され得る振動や衝撃からバッテリーモジュール１００を保護する緩衝材として作用できる。

また、第１断熱パッド２１０及び第２断熱パッド２２０は、上部に折曲部２１０ｂ、２２０ｂが備えられていることから、バッテリーモジュール１００の間への介在時、各々バッテリーモジュール１００の左側上端部位と右側上端部位に据置きが可能である。これは、組立過程で第１バッテリーモジュール１００Ａに第１断熱パッド２１０を置き、第２バッテリーモジュール１００Ｂに第２断熱パッド２２０を置いた上で、これらを容易に密着可能にすることで、組立便宜性の面においても長所として作用する。

前記第１断熱パッド２１０の壁体部２１０ａ及び前記第２断熱パッド２２０の壁体部２２０ａは、厚さ方向へ貫通して形成された少なくとも一つの貫通ホールＨを備え得る。例えば、図３に示したように、前記壁体部２１０ａ、２２０ａには三つの貫通ホールＨが備えられ、これらのうち一つは壁体部２１０ａ、２２０ａの中心部に位置し、残りの二つは中心部の左側と右側に各々対称的に位置し得る。前記三つの貫通ホールＨの位置は、側面プレート１２３、１２４の中心領域に対応し得る。

圧縮防止体３００は三つが備えられ、各圧縮防止体３００は、前記貫通ホールＨを通過するように挿入され得る。このような圧縮防止体３００は、断熱材２００を第１バッテリーモジュール１００Ａと第２バッテリーモジュール１００Ｂとの間に介在したとき、その一端は、第１断熱パッド２１０の外側で第１バッテリーモジュール１００Ａの右側面プレート１２３に接触し、その他端は、第２断熱パッド２２０の外側で第２バッテリーモジュール１００Ｂの左側面プレート１２４に接触するように配置され得る。

前記圧縮防止体３００は、バッテリーモジュール１００の膨張力に充分耐えられるほどの剛性の材質で設けられ得る。例えば、圧縮防止体３００は、セラミック繊維（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｉｂｅｒ）素材であって、パイプまたはチューブ形状に真空成形して硬化過程を経たものであり得る。

図３をさらに参照すると、本実施例の圧縮防止体３００は、第１圧縮防止体３１０及び第２圧縮防止体３２０を含み、前記第１圧縮防止体３１０は、第１断熱パッド２１０の壁体部２１０ａに挿入され、前記第２圧縮防止体３２０は、第２断熱パッド２２０の壁体部２２０ａに挿入されるように構成され得る。

前記第１圧縮防止体３１０及び前記第２圧縮防止体３２０は、各々挿入制限部Ｐ２及び挿入管部Ｐ１を備え、ほぼチューブまたは短管形状で設けられ得る。前記挿入制限部Ｐ２は、壁体部２１０ａ、２２０ａの貫通ホールＨよりも大きい直径を有し、挿入管部Ｐ１は、壁体部２１０ａ、２２０ａの貫通ホールＨよりも小さい直径を有するように設けられ得る。

このような第１圧縮防止体３１０は、第１断熱パッド２１０の貫通ホールＨに左側から右側方向へ挿入され得、第２圧縮防止体３２０は、第２断熱パッド２２０の貫通ホールＨに右側から左側方向へ挿入され得る。このように挿入された第１圧縮防止体３１０の挿入管部Ｐ１及び第２圧縮防止体３２０の挿入管部Ｐ１は各々、第１断熱パッド２１０及び第２断熱パッド２２０を通過して端部が相互に接触し得る。この際、前記挿入管部Ｐ１のいずれか一箇所の端部に接着テープなどを付けて離れにくく構成してもよい。

前記第１断熱パッド２１０及び前記第２断熱パッド２２０は各々、貫通ホールＨの周りが前記挿入制限部Ｐ２の厚さ分だけ陷沒して形成され得る。この場合、第１圧縮防止体３１０及び第２圧縮防止体３２０を各々第１断熱パッド２１０及び第２断熱パッド２２０に挿入したとき、前記第１圧縮防止体３１０の挿入制限部Ｐ２は、前記第１断熱パッド２１０の一面から突出せず、前記第２圧縮防止体３２０の挿入制限部Ｐ２は、前記第２断熱パッド２２０の一面から突出しなくなる。

このような構成で断熱材２００と圧縮防止体３００を第１バッテリーモジュール１００Ａと第２バッテリーモジュール１００Ｂとの間に介在すると（図５ 参照）、段差なく前記第１断熱パッド２１０の一面と前記第１圧縮防止体３１０の挿入制限部Ｐ２が、第１バッテリーモジュール１００Ａの右側面プレート１２３に接触し、同様に段差なく前記第２断熱パッド２２０の一面と前記第２圧縮防止体３２０の挿入制限部Ｐ２が、第２バッテリーモジュール１００Ｂの左側面プレート１２４に接触し得る。

本発明の一実施例によるバッテリーパックは、前記第１断熱パッド２１０と前記第２断熱パッド２２０との間に、第１熱伝導性シート４１０と、第２熱伝導性シート４２０と、前記第１熱伝導性シート４１０と前記第２熱伝導性シートとの間に介在される第３断熱パッド２３０と、をさらに含み得る。

即ち、図３をさらに参照すると、第１断熱パッド２１０と第２断熱パッド２２０との間に、左側から右側順で、第１熱伝導性シート４１０、第３断熱パッド２３０、第２熱伝導性シート４２０がさらに加えられ得る。前記第１熱伝導性シート４１０、第３断熱パッド２３０、第２熱伝導性シート４２０にも前記圧縮防止体３００を挿入するための貫通ホールＨが備えられ得る。

前記第３断熱パッド２３０は、二枚で備えられ得る。第１断熱パッド２１０、第１熱伝導性シート４１０、一枚の第３断熱パッド２３０ａを第１圧縮防止体３１０で連結して一セットの組立体にし得、第２断熱パッド２２０、第２熱伝導性シート４２０、残りの一枚の第３断熱パッド２３０ｂを第２圧縮防止体３２０で連結して他の一セットの組立体にし得る。

このように二つの組立体（図２参照）を作り、一つは第１バッテリーモジュール１００Ａの右側に取り付け、他の一つは第２バッテリーモジュール１００Ｂの左側に取り付けて、第１バッテリーモジュール１００Ａと第２バッテリーモジュール１００Ｂとを相互に密着する方式でバッテリーモジュール１００同士の間に、断熱材２００、圧縮防止体３００及び熱伝導性シートを一体で介在することで組立作業が効率的かつ迅速に行われる。

一方、前記第１熱伝導性シート４１０及び前記第２熱伝導性シート４２０は、前記第１断熱パッド２１０または前記第２断熱パッド２２０を超えてくる熱を外部へ速やかに分散させるための構成要素であって、熱伝導性が優秀なアルミニウムまたはグラファイトなどのような素材で設けられ得る。

図３及び図５～図６を参照すると、第１熱伝導性シート４１０は、第１断熱パッド２１０の壁体部２１０ａに対面接触する第１吸熱部４１０ａと、前記第１吸熱部４１０ａの上部から折り曲げられて第１断熱パッド２１０の折曲部２１０ｂまたは第１バッテリーモジュール１００Ａの上部プレート１２１と並んで延びる第１放熱部４１０ｂと、を含む。前記第１放熱部４１０ｂの上面は、図６のように、パックカバー５１０の内面に接触して配置され得る。

このような第１熱伝導性シート４１０は、第１断熱パッド２１０を超えて右側へ伝播される熱源が第２バッテリーモジュール１００Ｂ側へ移動しないように、パックカバー５１０へ速やかに分散させる作用をすることができる。ここで、前記パックカバー５１０は、第１バッテリーモジュール１００Ａに比べて相対的に熱容量が非常に大きい構造物であるため、前記第１熱伝導性シート４１０の熱を充分に吸収可能である。

第２熱伝導性シート４２０は、第２断熱パッド２２０の壁体部２２０ａに対面して接触する第２吸熱部４２０ａと、前記第２吸熱部４２０ａの上部から折り曲げられて第２断熱パッド２２０の折曲部２２０ｂまたは第２バッテリーモジュール１００Ｂの上部プレート１２１と並んで延びる第２放熱部４２０ｂと、を含む。前記第２放熱部４２０ｂは、前記第１放熱部４１０ｂの同様にパックカバー５１０の内側面に接触するように配置され得る。

このような第２熱伝導性シート４２０は、第１熱伝導性シート４１０と類似な作用をし得る。即ち、第２断熱パッド２２０を超えて左側へ伝播される熱源が第１バッテリーモジュール１００Ａ側へ移動しないように、パックカバー５１０へ分散させる作用をすることができる。

また、前記第１熱伝導性シート４１０と前記第２熱伝導性シート４２０との間には、第３断熱パッド２３０が介在されていることから、第１熱伝導性シート４１０と第２熱伝導性シート４２０との間における熱の移動が遮断され、熱源が前記第３断熱パッド２３０を超えて左側または右側方向へ移動するとしても前記第１熱伝導性シート４１０または前記第２熱伝導性シート４２０によってパックカバー５１０へ速やかに放熱できる。

したがって、前記構成によると、例えば、図６のように第１バッテリーモジュール１００Ａの内部におけるいずれかのバッテリーセル１１０に問題が起こって第１バッテリーモジュール１００Ａがひどく発熱するか、または火事が発生するとしても、第２バッテリーモジュール１００Ｂへの熱源の移動がより効果的に遮断される。

また、図７を参照すると、前述したように、第１バッテリーモジュール１００Ａまたは第２バッテリーモジュール１００Ｂの内部のバッテリーセル１１０のスウェリング時、圧縮防止体３００が第１バッテリーモジュール１００Ａの右側面プレート１２３及び第２バッテリーモジュール１００Ｂの左側面プレート１２４を支持する作用をすることで断熱材２００が圧縮されないようにすることができる。この場合、前述した第１断熱パッド２１０、第２断熱パッド２２０、第３断熱パッド２３０が本来の断熱機能を完全に発揮でき、例えば、第１バッテリーモジュール１００Ａの発熱時、熱暴走現象が第２バッテリーモジュール１００Ｂに伝播されないように熱を安定的に遮断できる。

一方、本発明によるバッテリーパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用可能である。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含み得る。特に、電気自動車などの場合、バッテリーパックには、複数の二次電池が含まれ得、本発明によると、いずれの二次電池で熱が発生しても、当該二次電池が属したバッテリーモジュール１００から周辺の他のバッテリーモジュール１００への熱暴走の伝播などを効果的に遮断することができる。

このような構成のバッテリーパックは、特定のバッテリーモジュール１００で、発熱、火炎などのようなイベントが発生したとき、周辺のバッテリーモジュール１００への熱暴走などが遮断または遅延され、使用者の安全及び二次事故防止のための措置に必要な時間を確保することができる。

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。

１００ バッテリーモジュール
１００Ａ 第１バッテリーモジュール
１００Ｂ 第２バッテリーモジュール
１１０ バッテリーセル
１２０ モジュールハウジング
１２１ 上部プレート
１２２ 下部プレート
１２３ 右側面プレート
１２４ 左側面プレート
１２５ 前面カバー
１２６ 後面カバー
２００ 断熱材
２１０ 第１断熱パッド
２１０ａ 壁体部
２１０ｂ 折曲部
２２０ 第２断熱パッド
２２０ａ 壁体部
２２０ｂ 折曲部
２３０ 第３断熱パッド
２３０ａ 第３断熱パッド
２３０ｂ 第３断熱パッド
３００ 圧縮防止体
３１０ 第１圧縮防止体
３２０ 第２圧縮防止体
４１０ 第１熱伝導性シート
４１０ａ 第１吸熱部
４１０ｂ 第１放熱部
４２０ 第２熱伝導性シート
４２０ａ 第２吸熱部
４２０ｂ 第２放熱部
５００ パックケース
５１０ パックカバー
５２０ トレイ

Claims (16)

1. 複数個のバッテリーセル及び前記複数個のバッテリーセルを収容するモジュールハウジングを備えた複数個のバッテリーモジュールと、
   前記複数個のバッテリーモジュールにおいて相互に対向する二つのバッテリーモジュールの間に介在される断熱材と、
   剛性材質で設けられ、前記断熱材を貫通して両端が対向する二つの前記バッテリーモジュールの外側面に接触して配置される圧縮防止体と、を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
2. 前記モジュールハウジングは、前記モジュールハウジングの上部と下部を各々形成する上部プレートと、下部プレートと、前記モジュールハウジングの左側面と右側面を各々形成する一対の側面プレートと、を含み、
   前記バッテリーセルは、パウチ型バッテリーセルであって、広い面が立てられて積層して配列され、前記モジュールハウジングの内部で前記バッテリーセルのうち最外郭のバッテリーセルが前記一対の側面プレートに対面して配置されるように収納され、
   前記断熱材と前記圧縮防止体とが相互に対向する二つの前記バッテリーモジュールの各前記側面プレートと接触するように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記対向する二つのバッテリーモジュールを第１バッテリーモジュール及び第２バッテリーモジュールであると特定すると、
   前記断熱材は、
   前記第１バッテリーモジュールにおいて、一側の前記側面プレートの一面と前記上部プレートの少なくとも一部とを囲むように設けられる第１断熱パッドと、
   前記第２バッテリーモジュールにおいて、一側の前記側面プレートの一面と前記上部プレートの少なくとも一部とを囲むように設けられる第２断熱パッドと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記第１断熱パッド及び前記第２断熱パッドが、対称的に設けられることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記第１断熱パッド及び前記第２断熱パッドは各々、
   前記側面プレートに対応する面積で形成された壁体部と、前記壁体部の上端から折り曲げられて前記上部プレートに並んで配置される折曲部と、を含むことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記壁体部は、厚さ方向へ貫通して形成される少なくとも一つの貫通ホールを備え、
   前記圧縮防止体は、前記少なくとも一つの貫通ホールに挿入して介在されることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記少なくとも一つの貫通ホールは、三つの貫通ホールであり、
   前記三つの貫通ホールのうち一つが前記壁体部の中心部に位置し、残りの二つが各々前記中心部の左側と右側に対称的に位置することを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記圧縮防止体は、
   前記第１断熱パッドの壁体部に挿入される第１圧縮防止体と、前記第２断熱パッドの壁体部に挿入される第２圧縮防止体と、を含むことを特徴とする、請求項６に記載のバッテリーパック。
9. 前記第１圧縮防止体及び前記第２圧縮防止体は各々、
   前記貫通ホールよりも大きい直径で形成された挿入制限部と、
   前記挿入制限部よりも小さい直径で形成され、前記貫通ホールの内部に配置される挿入管部と、を含むチューブまたは管状で設けられ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. 前記第１圧縮防止体の挿入制限部が、前記第１バッテリーモジュールの側面プレートに接触し、前記第２圧縮防止体の挿入制限部が、前記第２バッテリーモジュールの側面プレートに接触するように構成されたことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。
11. 前記第１圧縮防止体の挿入管部と前記第２圧縮防止体の挿入管部とは、端部が互いに接触するように構成されたことを特徴とする、請求項９に記載のバッテリーパック。
12. 前記圧縮防止体は、セラミック繊維素材から形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
13. 前記第１断熱パッドと前記第２断熱パッドとの間に配置される第１熱伝導性シート及び第２熱伝導性シートと、
    前記第１熱伝導性シートと前記第２熱伝導性シートとの間に介在される第３断熱パッドと、をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
14. 前記第１熱伝導性シートは、前記第１バッテリーモジュールの上部プレートに並ぶ方向へ上部が折り曲げられて延びるように設けられた第１放熱部を備え、
    前記第２熱伝導性シートは、前記第２バッテリーモジュールの上部プレートに並ぶ方向へ上部が折り曲げられて延びるように設けられた第２放熱部を備えることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーパック。
15. 前記第１放熱部及び前記第２放熱部と接触して熱を交換するパックカバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパック。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む、自動車。

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