JP2023501826A - バッテリーモジュールの熱拡散防止構造を適用したバッテリーパック - Google Patents

バッテリーモジュールの熱拡散防止構造を適用したバッテリーパック Download PDF

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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、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、複数個のバッテリーモジュールを収納するパックケースと、複数個のバッテリーモジュールのうちの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複数個の断熱材と、一側が断熱材の間に介在され、他側がパックケースに接触するように設けられる熱伝導性シートと、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１４日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１１７９１９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効果的に遮断可能な断熱及び放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。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、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と、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、複数個のバッテリーモジュールを収納するパックケースと、複数個のバッテリーモジュールのうちの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複数個の断熱材と、一側が断熱材の間に介在され、他側がパックケースに接触するように設けられる熱伝導性シートと、を含み得る。
パックケースは、内側面に熱伝達物質を備え、熱伝導性シートは、パックケースの内側面に対面接触するように上部が折り曲げられて延びた形態で設けられた放熱部を備え得る。
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と特定する場合、断熱材は、第１バッテリーモジュールの一側面と上面の一部を囲むように設けられた第１断熱パッドと、第２バッテリーモジュールの一側面と上面の一部を囲むように設けられた第２断熱パッドと、第１断熱パッドと第２断熱パッドとの間に配置される第３断熱パッドと、を含み得る。
熱伝導性シートは、第１断熱パッドと第３断熱パッドとの間に介在される第１熱伝導性シートと、第２断熱パッドと第３断熱パッドとの間に介在される第２熱伝導性シートと、を含み得る。
第１熱伝導性シート及び第２熱伝導性シートは相互に対称的に設けられ得る。
第１熱伝導性シートは、第１断熱パッドの一面と第３断熱パッドの一面に接触する第１吸熱部と、第１断熱パッドの上面とパックケースの内側面に接触する第１放熱部と、を含み、第２熱伝導性シートは、第２断熱パッドの一面と第３断熱パッドの他面に接触する第２吸熱部と、第２断熱パッドの上面とパックケースの内側面に接触する第２放熱部と、を含み得る。
熱伝導性シートは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上である素材で設けられ得る。
熱伝導性シートは、アルミニウム（Ａｌ）及びグラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）のうち少なくとも一つの素材で設けられ得る。
モジュールハウジングは、モジュールハウジングの上部及び下部を各々形成する上部プレート及び下部プレートと、モジュールハウジングの左側面及び右側面を各々形成する一対の側面プレートと、を含み、バッテリーセルはパウチタイプのバッテリーセルであって、広い面が立てられて積層配列され、モジュールハウジングの内部でバッテリーセルのうち最外側のバッテリーセルが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、断熱材は相互に対向する二つのバッテリーモジュールの各側面プレートと接触するように配置され得る。
剛性材料から形成された圧縮防止体であって、断熱材と熱伝導性シートを貫通して両端が相互に対向する二つの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をさらに含み得る。
圧縮防止体は、硬化したセラミック繊維（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｉｂｅｒ）から形成され得る。
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自動車が提供され得る。
本発明の一面によると、一部のバッテリーモジュールの発熱時、その周辺のバッテリーモジュールへの熱の移動を遮断するか、または熱の移動を相対的に熱容量の大きいパックケースへ放熱させてバッテリーモジュール間の熱暴走の伝播を効果的に防止することができる。
より具体的には、本発明によると、バッテリーモジュールの発熱時、バッテリーモジュール間の熱の移動が一次的に断熱材によって遮断され、断熱材による一次遮断を超える熱は、熱伝導性シートによってパックケースへ放熱できる。したがって、本発明のこのような面によると、バッテリーモジュール間の熱暴走の伝播が効果的に遮断可能になり、バッテリーパックの安全性をさらに向上させることができる。
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熱伝導性シート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の一部のバッテリーモジュールから断熱材、熱伝導性シートを分解した分解斜視図である。 本発明の実施例によるバッテリーパック内部における一部のバッテリーモジュールの正面図である。 図３のＡ領域の拡大図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュール間の断熱及び放熱構造を示すためのバッテリーパックの部分断面図である。 図５の部分拡大図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックにおいて、圧縮防止体を適用した例を説明するために図である。 本発明の他の実施例による断熱材、熱伝導性シート、圧縮防止体の分解斜視図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュール間の断熱及び放熱構造を示すためのバッテリーパックの部分断面図である。
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断熱材と熱伝導性シート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り、図２は、図１の一部のバッテリーモジュールから断熱材、熱伝導性シートを分解した分解斜視図である。
これら図面を参照すると、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、複数個の断熱材２００、熱伝導性シート３００及びパックケース４００を含んで構成され得る。
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。
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、金属材料から構成され、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。
バッテリーモジュール１００は、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を備え得る。モジュールハウジングは、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１１０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、前端部を覆う前面カバー１２５と、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。前面カバー１２５及び後面カバー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。
モジュールハウジングは、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。
モジュールハウジングは、器具的剛性の確保のために金属のような剛性材料と、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料を備え得る。その他にもモジュールハウジングは、他の多様な材料から構成されるか、または他の材料をさらに含み得る。
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４２０とパックカバー４１０から構成されたパックケース４００に収納され得る。便宜のために図示してはいないが、パックケース４００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。
複数個のバッテリーモジュール１００は、トレイ４２０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、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、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、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、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。
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２００の製作に用いられ得る。このような断熱材２００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、断熱材２００は、熱伝導率が非常に低い素材からなっているとはいえ、熱伝導が全く起こらないことではなく、断熱材２００の素材や厚さによって断熱性能が変わる。
本発明のバッテリーパックは、断熱材２００の間に備えられる熱伝導性シート３００をさらに含む。
熱伝導性シート３００は、パックケース４００の内側面に対面接触するように上部が折り曲げられて延びた形態で設けられた放熱部３１０ｂ、３２０ｂを備え、いずれか一つのバッテリーモジュール１００から断熱材２００を超えて伝播される熱を熱容量の大きい他の所へ放熱させ、他のバッテリーモジュール１００への熱伝播を遮断または遅延させる役割を果たす。
具体的には、図２と共に図３～図６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及び熱伝導性シート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に示したように、本実施例の断熱材２００は、第１断熱パッド２１０と、第２断熱パッド２２０と、第３断熱パッド２３０と、を含む。
第１断熱パッド２１０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形態で設けられ、第２断熱パッド２２０は、第１断熱パッド２１０と対称的に、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形態で設けられ得る。
具体的には、図３～図５に示したように、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、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。
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、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、上部プレート１２１に折曲部２１０ｂ、２２０ｂが配置され、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４１０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。
第３断熱パッド２３０は四角板状で設けられ、第１断熱パッド２１０と第２断熱パッド２２０との間に配置され得る。第３断熱パッド２３０は、後述する第１熱伝導性シート３１０と第２熱伝導性シート３２０との熱交換を遮断する役割を果たす。
図２～図６をさらに参照すると、本実施例による熱伝導性シート３００は、第１熱伝導性シート３１０及び第２熱伝導性シート３２０を含み、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上である素材で設けられ得る。このような熱伝導性シート３００の素材としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やグラファイト（Ｇｒａｐｈｉｔｅ）が用いられ得る。非金属系であるグラファイトを用いることが電気絶縁性の面で有利である。しかし、グラファイトの代案としてアルミニウムを使用するか、またはグラファイトとアルミニウムを複合的に使用してもよい。
第１熱伝導性シート３１０は、第１断熱パッド２１０と第３断熱パッド２３０との間に介在され、第２熱伝導性シート３２０は、第２断熱パッド２２０と第３断熱パッド２３０との間に介在され得る。
また、第１熱伝導性シート３１０は、第１断熱パッド２１０の一面と第３断熱パッド２３０の一面に接触する第１吸熱部３１０ａと、第１断熱パッド２１０の上面とパックケース４００の内側面に接触する第１放熱部３１０と、を含み得る。
第１吸熱部３１０ａは、第１断熱パッド２１０の壁体部２１０ａ及び第３断熱パッド２３０の左側面と対面接触し、第１放熱部３１０ｂは、パックカバー４１０の内側面に対面接触するように構成され得る。
このような構成によると、例えば、第１バッテリーモジュール１００Ａの発熱時、第１断熱パッド２１０を超えてくる熱は、第１吸熱部３１０ａに吸収され、第１放熱部３１０ｂからパックカバー４１０へ速やかに放出され得る。パックカバー４１０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、第１熱伝導性シート３１０の熱を充分に吸収可能である。
パックカバー４１０の内側面には、熱伝達物質４１２がさらに備えられ得る。ここで、パックカバー４１０の内側面は、パックカバー４１０全体を意味する。即ち、パックカバー４１０の内側面は、第１放熱部３１０ｂと接触する箇所と接触しない箇所とを共に含む。例えば、パックカバー４１０の内側面全体をグラファイトでコーティング処理して第１放熱部３１０ｂから吸収された熱をパックカバー４１０の全体に均一に分散させて局所的な温度上昇を防止することができる。
即ち、第１バッテリーモジュール１００Ａの熱は、第１断熱パッド２１０によって一次で遮断され、第１断熱パッド２１０を超えてきた熱は、第１熱伝導性シート３１０を通してバッテリーモジュール１００の上部に位置したパックカバー４１０へ抜け出す。さらに、第１熱伝導性シート３１０の右側には、第３断熱パッド２３０が位置しており、第１断熱パッド２１０を超えてきた熱が第３断熱パッド２３０によって二次で遮断され得る。
第２熱伝導性シート３２０は、第２断熱パッド２２０の一面と第３断熱パッド２３０の他面に接触する第２吸熱部３２０ａと、第２断熱パッド２２０の上面とパックケース４００の内側面に接触する第２放熱部３２０ｂと、を含み得る。
第２吸熱部３２０ａは、第２断熱パッド２２０の壁体部２２０ａ及び第３断熱パッド２３０の右側面と対面接触し、第２放熱部３２０ｂは、パックカバー４１０の内側面に対面接触するように構成され得る。
このような構成によると、上述した第１バッテリーモジュール１００Ａの発熱時、第３断熱パッド２３０を超えてくる熱は、第２断熱パッド２２０によって第２バッテリーモジュール１００Ｂへの移動が遮断され、第２吸熱部３２０ａに吸収されて第２放熱部３２０ｂからパックカバー４１０へ速やかに放出される。
まとめると、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との間には、第１断熱パッド２１０と、第１熱伝導性シート３１０と、第３断熱パッド２３０と、第２熱伝導性シート３２０と、第２断熱パッドと、が備えられている。これによって、第１バッテリーモジュール１００Ａの熱は、５段階（一次断熱＞一次熱分散＞二次断熱＞二次熱分散＞三次断熱）を経てこそ、第２バッテリーモジュール１００Ｂに到達する。しかし、５段階を経る過程で多くの熱が遮断されるか、または外部へ抜け出し、第２バッテリーモジュール１００Ｂに到達する熱は微々たるといえる。
このように本発明の構成と作用によると、バッテリーパックに含まれた一部のバッテリーモジュール１００に問題が起こって温度が上昇するとしても、隣接する周辺のバッテリーモジュール１００への熱の移動を効果的に遮断することができる。これによって、バッテリーパックに含まれた全てのバッテリーモジュール１００が熱暴走するようになる状況を阻止し、バッテリーパックの爆発のような二次事故を予防することができる。
続いて、図７～図９を参照して本発明の他の実施例によるバッテリーパックを説明する。
前述した実施例と同じ部材番号は同じ部材を示し、同じ部材についての重複説明は省略し、前述した実施例との差異を中心にして説明する。
本実施例によるバッテリーパックは、前述した実施例と比較すると、圧縮防止体５００をさらに備えることを特徴とし、残りの構成は前述した実施例と実質的に同じである。
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、多孔質構造が壊れて熱遮断能力が低下し得る。
圧縮防止体５００は、上述しように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防止する役割を果たす。
圧縮防止体５００は剛性材料から形成されており、断熱材２００と熱伝導性シート３００を貫通して両端が相互に対向する二つのバッテリーモジュール１００の外側面に接触して配置され得る。例えば、圧縮防止体５００は、セラミック繊維（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｉｂｅｒ）素材で、パイプまたはチューブ状に真空成形して硬化過程を経て設けられ得る。
本実施例の圧縮防止体５００は、第１圧縮防止体５１０及び第２圧縮防止体５２０を含む二つのパーツから構成され得る。そして、実施例の第１断熱パッド２１０、第１熱伝導性シート３１０、第３断熱パッド２３０、第２熱伝導性シート３２０、第２断熱パッド２２０は、各々第１圧縮防止体５１０または第２圧縮防止体５２０を挿入するように設けられた貫通ホールＨを備え得る。ここで、第３断熱パッド２３０は、二枚で構成され得る。
第１圧縮防止体５１０及び第２圧縮防止体５２０は各々、挿入制限部Ｐ２及び挿入管部Ｐ１を備え得る。挿入制限部Ｐ２は、貫通ホールＨより大きい直径を有し、挿入管部Ｐ１は、貫通ホールＨより小さい直径を有するように設けられ得る。
図８を参照すると、第１圧縮防止体５１０は、左側から右側方向へ、第１断熱パッド２１０、第１熱伝導性シート３１０、一枚の第３断熱パッド２３０の順に各貫通ホールＨに挿入され、第２圧縮防止体５２０は、右側から左側方向へ、第２断熱パッド２２０、第２熱伝導性シート３２０、残りの一枚の第３断熱パッド２３０の順に各貫通ホールＨに挿入され得る。
このように挿入された第１圧縮防止体５１０の挿入管部Ｐ１及び第２圧縮防止体５２０の挿入管部Ｐ１は各々、端部が相互に接触し得る。この際、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。
また、第１断熱パッド２１０及び第２断熱パッド２２０は各々、貫通ホールＨの周りが挿入制限部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５１０及び第２圧縮防止体５２０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、第１圧縮防止体５１０の挿入制限部Ｐ２は、第１断熱パッド２１０の一面から突出せず、第２圧縮防止体５２０の挿入制限部Ｐ２は、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５００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９のように、段差なく第１断熱パッド２１０の一面と第１圧縮防止体５１０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、同様に段差なく第２断熱パッド２２０の一面と第２圧縮防止体５２０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。
これによって、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５００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ができる。したがって、断熱材２００が常に圧縮されていない本来の状態を維持することができるため、断熱機能が完全に発揮でき、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
１１０ バッテリーセル
２００ 断熱材
３００ 熱伝導性シート
４００ パックケース

Claims (12)

  1. 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と、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を収納するパックケースと、
    前記複数個のバッテリーモジュールのうちの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複数個の断熱材と、
    一側が前記断熱材の間に介在され、他側が前記パックケースに接触するように設けられる熱伝導性シートと、
    を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記パックケースは、内側面に熱伝達物質を備え、
    前記熱伝導性シートは、前記パックケースの内側面に対面接触するように上部が折り曲げられて延びた形態で設けられた放熱部を備え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と特定する場合、
    前記断熱材は、
    前記第１バッテリーモジュールの一側面と上面の一部を囲むように設けられた第１断熱パッドと、前記第２バッテリーモジュールの一側面と上面の一部を囲むように設けられた第２断熱パッドと、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３断熱パッドと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
  4. 前記熱伝導性シートは、
    前記第１断熱パッドと前記第３断熱パッドとの間に介在された第１熱伝導性シートと、
    前記第２断熱パッドと前記第３断熱パッドとの間に介在された第２熱伝導性シートと、
    を含むことを特徴とする、請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記第１熱伝導性シート及び前記第２熱伝導性シートは相互に対称的に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記第１熱伝導性シートは、前記第１断熱パッドの一面と前記第３断熱パッドの一面に接触する第１吸熱部と、前記第１断熱パッドの上面と前記パックケースの内側面に接触する第１放熱部と、を含み、
    前記第２熱伝導性シートは、前記第２断熱パッドの一面と前記第３断熱パッドの他面に接触する第２吸熱部と、前記第２断熱パッドの上面と前記パックケースの内側面に接触する第２放熱部と、を含むことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記熱伝導性シートは、熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以上である素材で設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  8. 前記熱伝導性シートは、アルミニウム及びグラファイトのうち少なくとも一つの素材で設けられていることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーパック。
  9. 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及び下部を各々形成する上部プレート及び下部プレートと、前記モジュールハウジングの左側面及び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、パウチタイプのバッテリーセルであって、広い面が立てられて積層配列され、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の最外側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ており、
    前記断熱材は、相互に対向する前記二つのバッテリーモジュールの各側面プレートと接触するように配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  10. 剛性材料から形成された圧縮防止体であって、前記断熱材と前記熱伝導性シートを貫通して両端が相互に対向する前記二つの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. 前記圧縮防止体は、硬化したセラミック繊維から形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリーパック。
  12. 請求項１から１１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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