JP2023502612A - 電池モジュールおよびそれを含む電池パック - Google Patents

電池モジュールおよびそれを含む電池パック Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および前記電池セル積層体を収容す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下面にはベンティング部が形成され、前記電池セルは、セル本体；前記セル本体の両端から突出形成された電極リード；および前記電極リードが突出した方向にセルケースから延長形成されたテラス部を含み、前記ベンティング部は前記セル本体より前記テラス部が位置した部分に隣接して形成される。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年４月１日付韓国特許出願第１０－２０２０－００３９７６２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。
本発明は電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関し、より詳細には安定性が強化された電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。
二次電池はモバイル機器および電気自動車などの多様な製品群においてエネルギ源として多くの関心を集めている。このような二次電池は化石燃料を使用する既存製品の使用に代える有力なエネルギ資源であって、エネルギ使用による副産物が発生せず環境に優しいエネルギ源として脚光を浴びている。
最近二次電池のエネルギ貯蔵源としての活用をはじめ大容量二次電池構造に対する必要性が高まるにつれて、多数の二次電池が直列または並列に連結された電池モジュールを集合させた中大型モジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。
一方、複数の電池セルを直列または並列に連結して電池パックを構成する場合、複数の電池セルからなる電池モジュールを構成し、少なくとも一つの電池モジュールにその他の構成要素を追加して電池パックを構成する方法が一般的である。このような中大型電池モジュールを構成する電池セルは充放電が可能な二次電池で構成されているので、このような高出力大容量二次電池は充放電過程で多量の熱を発生させる。
電池モジュールは複数の電池セルが積層されている電池セル積層体、前記電池セル積層体を収容するフレーム、前記電池セル積層体の前後面をカバーするエンドプレートを含み得る。
図１は従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時の様子を示す図である。図２は図１のＡ－Ａに沿って切断した部分であり、従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時隣接する電池モジュールに影響を及ぼす火炎の様子を示す断面図である。
図１および図２を参照すると、従来の電池モジュールは複数の電池セル１０が積層形成された電池セル積層体、電池セル積層体を収容するフレーム２０、電池セル積層体の前後面に形成されたエンドプレート３０、エンドプレート３０の外に突出形成された端子バスバー４０などを含む。
フレーム２０とエンドプレート３０は溶接により密封されるように結合できる。電池モジュールの過充電時電池セル１０の内圧が増加して電池セル１０の融着強度の限界値を超える場合、電池セル１０で発生した高温の熱、ガスおよび火炎が電池セル１０の外部に排出される。
この時、高温の熱、ガスおよび火炎はエンドプレート３０に形成された開口部を介して排出されるが、エンドプレート３０同士が互いに対向するように複数の電池モジュールを配置する電池パック構造において、電池モジュールから噴出した高温の熱、ガスおよび火炎などが隣り合う電池モジュールに影響を及ぼし得る。これにより隣り合う電池モジュールのエンドプレート３０に形成された端子バスバー４０が損傷する恐れがあり、高温の熱、ガスおよび火炎が隣り合う電池モジュールのエンドプレート３０に形成された開口部を介して電池モジュールの内部に入って複数の電池セル１０に損傷を負わせ得る。
本発明が解決しようとする課題は、電池モジュール内の発火現象発生時排出される高温の熱と火炎を分散させる電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。
本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および前記電池セル積層体を収容す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下面にはベンティング部が形成され、前記電池セルは、セル本体；前記セル本体の両端から突出形成された電極リード；および前記電極リードが突出した方向にセルケースから延長形成されたテラス部を含み、前記ベンティング部は前記セル本体より前記テラス部が位置した部分に隣接して形成される。
前記ベンティング部は前記テラス部が位置した部分と対応する位置に形成され得る。
前記電池セル積層体の前面および後面にそれぞれ位置する第１エンドプレートおよび第２エンドプレートをさらに含み得る。
前記ベンティング部は、前記モジュールフレームの下面に形成された孔構造であり得る。
前記孔構造は、前記モジュールフレームの下面を斜めに貫通し得る。
前記孔構造は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートのうち前記ベンティング部でより遠く位置するエンドプレートに近づく傾斜方向を有し得る。
前記ベンティング部は、前記モジュールフレームの下面に形成されて前記電池セル積層体と対向する流入口、前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口および前記流入口と前記排出口を連結する連結部を含み得る。
前記排出口は前記流入口と垂直な方向に形成され得る。
前記連結部は前記モジュールフレームの下面から突出した形態であり得る。
前記ベンティング部は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートのうちより遠く位置したエンドプレート方向にガスを排出するように形成され得る。
前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートは、前記電池モジュールの固定のためのモジュールマウンティング部を含み、前記モジュールマウンティング部に支持部材が挿入され、前記支持部材によってパックフレームの底部から前記モジュールフレームの下面が離隔し得る。
前記モジュールフレームの下面に下向するように突出した支え部材が形成され得る。
本発明の一実施形態による電池パックは、前記電池モジュールを二つ以上含み、前記電池モジュールのうち第１電池モジュールと第２電池モジュールはそれぞれ互いに対向する面に開口部が形成され得る。
前記第１電池モジュールの前記ベンティング部は、前記第２電池モジュールが位置した方向と反対方向にガスを排出するように形成され得る。
前記電池モジュールを収容するパックフレームをさらに含み、前記電池モジュールは前記パックフレームの底部から離隔し得る。
本発明の一実施形態による電池モジュールおよびそれを含む電池パックは、モジュールフレームの下面に形成されたベンティング部を介して電池モジュールの発火時発生する高温の熱、ガスおよび火炎を分散させることによって、前記電池モジュールと対向する電池モジュールのターミナル端子および複数の電池セルの部分に加えられる損傷を最小化させることができる。
本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されることができる。
従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時の様子を示す図である。 図１のＡ－Ａに沿って切断した部分であり、従来の電池パックに取り付けられた電池モジュールの発火時隣接する電池モジュールに影響を及ぼす火炎の様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールに係る分解斜視図である。 図３の電池モジュールに含まれた電池セルに係る斜視図である。 図３の電池モジュールが結合された様子を示す斜視図である。 図５の電池モジュールの下面を示す平面図である。 図５の切断線「Ｂ」を沿って切断した断面図である。 本発明の変形された実施形態による電池モジュールの断面図である。 本発明の変形された実施形態による電池モジュールの断面図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールがパックフレームに取り付けられた様子を示す斜視図である。 支え部材が形成された電池モジュールに係る断面図である。 支え部材が形成された電池モジュールに係る断面図である。 本発明の一実施形態による電池パックを上から見た平面図である。
以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について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が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示すので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示す。そして図面で、説明の便宜上一部の層および領域の厚さを誇張して示す。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「の上に」または「上に」位置することを意味するものではない。
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。
以下、図３ないし図７を参照して本発明の一実施形態による電池モジュールについて説明する。
図３は本発明の一実施形態による電池モジュールに係る分解斜視図である。図４は図３の電池モジュールに含まれた電池セルに係る斜視図である。図５は図３の電池モジュールが結合された様子を示す斜視図である。図６は図５の電池モジュールの下面を示す平面図である。図７は図５の切断線「Ｂ」を沿って切断した断面図である。
図３ないし図７を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０および電池セル積層体１２０を収容するモジュールフレーム２００を含み、モジュールフレーム２００の下面にはベンティング部４００が形成される。本明細書におけるベンティング部とは、電池モジュール１００内部の熱やガスを排出するための部分を意味する。
図４を参照すると、電池セル１１０はパウチ型電池セルであることが好ましい。例えば、本実施形態による電池セル１１０は、二つの電極リード１１１，１１２が互いに対向してセル本体１１３の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。より詳細には電極リード１１１，１１２は電極組立体（図示せず）と連結され、電極組立体（図示せず）から電池セル１１０の外部に突出する。
一方、電池セル１１０は、セルケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態でセルケース１１４の両端部１１４ａ，１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することにより製造できる。すなわち、本実施形態による電池セル１１０は、総３ケ所のシーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃを有し、シーリング部１１４ｓａ，１１４ｓｂ，１１４ｓｃは熱融着などの方法でシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は連結部１１５からなる。セルケース１１４は樹脂層と金属層を含むラミネートシートからなる。
また、連結部１１５は電池セル１１０の一縁に沿って長く延び得、連結部１１５の端部にはバットイヤー（ｂａｔ－ｅａｒ）と呼ばれる電池セル１１０の突出部１１０ｐが形成される。また、突出した電極リード１１１，１１２を間に置いてセルケース１１４が密封され、電極リード１１１，１１２とセル本体１１３の間にテラス部１１６が形成される。すなわち、電池セル１１０は、電極リード１１１，１１２が突出した方向にセルケース１１４から延長形成されたテラス部１１６を含む。
電池セル１１０は複数で構成でき、複数の電池セル１１０は相互電気的に接続されるように積層されて電池セル積層体１２０を形成できる。電池セル積層体１２０の上側には上部プレート１３０が位置し得、電極リード１１１，１１２が突出した方向である電池セル積層体１２０の前面と後面にはそれぞれバスバーフレーム１４０が位置し得る。電池セル積層体１２０、上部プレート１３０およびバスバーフレーム１４０はモジュールフレーム２００に共に収容され得る。
電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の下面の間には熱伝導性樹脂が注液され得、注液された熱伝導性樹脂により電池セル積層体１２０とモジュールフレーム２００の下面の間に熱伝導性樹脂層（図示せず）が形成される。モジュールフレーム２００を介してモジュールフレーム２００の内部に収容された電池セル積層体１２０およびこれと連結された電装品を外部の物理的衝撃から保護できる。
バスバーフレーム１４０は電池セル積層体１２０の前面と後面にそれぞれ位置し、電池セル積層体１２０をカバーすると同時に電池セル積層体１２０と外部機器との連結を案内できる。具体的には、バスバーフレーム１４０にはバスバー１４１および端子バスバー１４２が取り付けられる。電池セル１１０の電極リード１１１，１１２がバスバーフレーム１４０に形成されたスリットを通過した後曲がってバスバー１４１や端子バスバー１４２と接合され得る。バスバー１４１を介して電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０が直列または並列連結され得、電池モジュール１００の外部に露出する端子バスバー１４２を介して外部機器や回路と電池セル１１０が電気的に接続され得る。また、バスバーフレーム１４０にコネクタ（図示せず）が取り付けられ、センシングアセンブリ（図示せず）により測定された電池セル１１０の温度や電圧データがコネクタ（図示せず）を介して外部ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ）などに伝達される。
エンドプレート３０１，３０２は電池セル積層体１２０の前面と後面をカバーするように形成される。具体的には、電池セル積層体１２０の前面および後面それぞれに第１エンドプレート３０１と第２エンドプレート３０２が位置する。エンドプレート３０１，３０２は外部の衝撃からバスバーフレーム１４０およびこれと連結された様々な電装品を保護でき、これのために所定の強度を有さなければならず、アルミニウムのような金属を含み得る。
エンドプレート３０１，３０２にはバスバーフレーム１４０に取り付けられた端子バスバー１４２およびコネクタ（図示せず）が外部と連結されるための端子バスバー開口部３２０およびコネクタ開口部３３０が形成され、開口部３２０，３３０を介して電池セル１１０から発生したガスや熱が電池モジュール１００の外部に排出され得る。エンドプレート３０１，３０２とモジュールフレーム２００は溶接で結合され、モジュールフレーム２００およびエンドプレート３００の内部に位置する複数の電池セル１１０は、溶接により密封されたエンドプレート３００とモジュールフレーム２００の結合構造により、上述した開口部３２０，３３０を除いては外部との連結が遮断される。
従来の電池モジュールは、上述したように、開口部を介して電池セルで発生した高温の熱、ガスまたは火炎が排出される。しかし、エンドプレート同士が互いに対向するように複数の電池モジュールを配置する電池パック構造において、電池モジュールから噴出した高温の熱、ガスおよび火炎などが隣り合う電池モジュールを損傷させ得る。
そのため、本実施形態によるモジュールフレーム２００の下面にベンティング部４００が形成され、開口部３２０，３３０を介して排出される熱、ガスおよび火炎などを分散させることができる。このようなベンティング部４００はモジュールフレーム２００の下面に形成された孔構造であり得る。ベンティング部４００を介して電池モジュール１００内部の排出経路を多様化させて発火時電池モジュール１００の一部分へのみ排出が集中する現象を防止して高温の熱、ガスおよび火炎の排出を分散させることができる。
また、ベンティング部４００はセル本体１１３よりテラス部１１６が位置した部分に隣接して形成される。電池セル１１０のうち電極リード１１１，１１２およびそれと隣接するテラス部１１６に熱が多く発生し、また、テラス部１１６が電池モジュール１００内部の圧力変化によって密封が解除されて高温の熱、ガスおよび火炎が排出される。この時、本実施形態によるベンティング部４００がセル本体１１３よりテラス部１１６が位置した部分に隣接して形成されることによって、高温の熱、ガスおよび火炎を即刻に電池モジュール１００外部に排出できる。一例として、ベンティング部４００はテラス部１１６と対応する位置に形成される。
一方、本発明の実施形態によるベンティング部４００はモジュールフレーム２００の下面に形成されるので、空気中に漂う異物がベンティング部４００を介して電池モジュール１００の内部に入る現象を防止できる。
以下、図８および図９とともに、本発明の変形された実施形態によるベンティング部５００，６００について説明する。
図８および図９はそれぞれ本発明の変形された実施形態による電池モジュールの断面図である。
図８および図９を図３と共に参照すると、本実施形態によるベンティング部５００，６００は第１エンドプレート３０１と第２エンドプレート３０２のうちより遠く位置したエンドプレート方向にガスを排出するように形成される。図８と図９に示すように第１エンドプレート３０１と近く位置するベンティング部５００，６００はより遠く位置した第２エンドプレート３０２方向にガスを排出するように形成できる。
テラス部１１６が位置した部分と対応する位置にベンティング部５００，６００が形成されるが、第１エンドプレート３０１が、電池セル積層体１２０を基準として向かい側の部分に位置した第２エンドプレート３０２よりさらに近いので、第１エンドプレート３０１方向にガスが排出される場合、第１エンドプレート３０１と隣接する他の電池モジュールに高温の熱、ガスおよび火炎が放出されて損傷を負わせ得る。これを防止するために第２エンドプレート３０２方向にガスを排出するようにベンティング部５００，６００が形成されることが好ましい。これは以下の図１２で再度説明する。
図８を参照すると、ベンティング部５００はモジュールフレーム２００の下面に形成された孔構造であり得、さらにモジュールフレーム２００の下面を斜めに貫通する孔構造であり得る。
具体的には、斜めに貫通したベンティング部５００の内側流入口は外側排出口より第１エンドプレート３０１に近く形成され、外側排出口は内側流入口より第２エンドプレート３０２に近く形成される。すなわち、ベンティング部５００は第１エンドプレート３０１と第２エンドプレート３０２のうちベンティング部５００でより遠く位置するエンドプレートに近づく傾斜方向を有することができる。
前記のような構造を設け、ベンティング部５００を介して排出される熱やガスに自然に方向性を付与できる。すなわち、より遠く位置した第２エンドプレート３０２方向にガスを排出するように誘導でき、これにより第１エンドプレート３０１と隣接する他の電池モジュールの損傷を防止できる。
また、本実施形態によるベンティング部５００は貫通した孔構造として別途の追加空間を必要とせず、モジュールフレーム２００を貫通するだけで簡単に排出されるガスの方向性を付与できるという長所がある。
次に、図９を参照すると、ベンティング部６００は、モジュールフレーム２００の下面に形成されて電池セル積層体の積層方向による電池セル一面と対向する流入口６１０、流入口６１０を介して流入したガスを排出する排出口６２０および流入口６１０と排出口６２０を連結する連結部６３０を含み得る。
排出口６２０は流入口６１０と垂直な方向に形成される。また、連結部６３０はモジュールフレーム２００の下面から突出した形態を形成でき、傾斜するように形成される。そのため、排出口６２０もモジュールフレーム２００の下面の外側に形成される。
前記のような構造により、本実施形態によるベンティング部６００は電池モジュール内部の熱やガスをより確実に第２エンドプレート３０２方向に誘導できる。すなわち、熱やガスの方向性をより確実に付与できるという長所を有する。また、連結部６３０が一種の蓋の役割をして、外部の異物が電池モジュール内部に入ることを遮断できる。
図１０は本発明の一実施形態による電池モジュールがパックフレーム１１００に取り付けられた様子を示す斜視図である。
図１０を図５とともに参照すると、電池モジュール１００を電池パックのパックフレーム１１００に取り付けおよび固定できるようにエンドプレート３０１，３０２にモジュールマウンティング部３１０が形成される。モジュールマウンティング部３１０の個数には制限がないが、電池モジュール１００の安定した取り付けのために第１エンドプレート３０１の両側に２個および第２エンドプレート３０２の両側に２個、合計４個が形成されることが好ましい。
モジュールマウンティング部３１０に支持部材３４０が挿入される。具体的には、モジュールマウンティング部３１０にマウンティングホール３１１が形成され、支持部材３４０がマウンティングホール３１１に挿入される。パックフレーム１１００の底部１１１０には貫通口が形成され、マウンティングホール３１１を通過した支持部材３４０の一端が底部１１１０の貫通口と結合される。一例として、支持部材３４０の一端はボルト形状に設けられ、底部１１１０のナット形状の貫通口と結合される。しかし、前記結合はボルトおよびナット結合に限定されず、多様な実施形態により具現できる。
一方、支持部材３４０はモジュールマウンティング部３１０のマウンティングホール３１１に挿入されるように円筒形の棒形態であり得る。また、支持部材３４０の前記一端と対向する他端にヘッド部３４１が形成される。ヘッド部３４１はマウンティングホール３１１より広い半径で形成され、マウンティングホール３１１に挿入されず、エンドプレート３０１，３０２を底部１１１０に密着および固定させることができる。これにより電池モジュール１００がパックフレーム１１００に取り付けおよび固定されることができる。
この時、支持部材３４０は高さを多少長く設定し、モジュールフレーム２００の下面がパックフレーム１１００の底部１１１０から所定の間隔ｄ１だけ離隔するようにすることが好ましい。また、一例として、具体的に図示していないが、支持部材３４０を囲むナットなどの固定部材をマウンティング部３１０の下端に設け、エンドプレート３０１，３０２をはじめ電池モジュール１００が下へ移動することを防止できる。すなわち、所定の間隔ｄ１だけの離隔距離を維持する前記固定部材が設けられる。
本発明で、モジュールフレーム２００の下面にベンティング部４００，５００，６００が形成されて前記下面を介して熱やガスの排出されるので、前記下面をパックフレーム１１００の底部１１１０から離隔させて熱やガスが排出される空間を設けることが好ましい。
特に、図８および図９のベンティング部５００，６００は、第１エンドプレート３０１から第２エンドプレート３０２方向に排出を誘導するので、上記のようにモジュールフレーム２００の下面が離隔することが好ましい。また、図９のベンティング部６００は連結部６３０と排出口６２０が突出した構造を形成するのでモジュールフレーム２００の下面が離隔することがより好ましい。
図１１ａおよび図１１ｂは、本発明の変形実施形態で、それぞれ支え部材２１０が形成された電池モジュールに係る断面図である。
図１１ａおよび図１１ｂを参照すると、モジュールフレーム２００の下面に下向するように突出した支え部材２１０が形成される。
支え部材２１０により電池モジュールがパックフレームに取り付けられる時、モジュールフレーム２００の下面がパックフレームの底部から離隔するようにすることができる。そのため、熱やガスが排出される空間が設けられ、排出された熱やガスが第１エンドプレート３０１から第２エンドプレート３０２方向への移動が容易である。
支え部材２１０の個数は特に制限はないが、電池モジュールを安定的に支えるために複数であることが好ましく、モジュールフレーム２００の下面のすべての領域に均等に配置されることがより好ましい。
説明の便宜上図１１ａおよび図１１ｂで、ベンティング部５００，６００と支え部材２１０を共に示すが、熱やガスの経路を考慮して支え部材２１０はベンティング部５００，６００とずれて形成されることが好ましい。具体的には、セル本体１１３の面と平行な方向（図５のｘ軸と平行な方向）に対してベンティング部５００，６００の位置と支え部材２１０の位置が互いに一致しないことが好ましい。支え部材２１０がベンティング部５００，６００から排出された熱やガスを遮ることを防ぐためである。
支え部材２１０の素材や形成方法に格別な制限はなく、電池モジュールを支えるように所定の強度を有することが好ましい。支え部材２１０はモジュールフレーム２００と一体化した構成であり得、これとは異なり金属などの部材をモジュールフレーム２００の下面に接合して形成された構成でもあり得る。
一方、前述した本発明の実施形態によるベンティング部４００，５００，６００の個数に格別な制限はなく、一つであってもよく、または複数で構成されてもよい。ただし、ベンティング部４００，５００，６００が複数で形成される場合、電池セル積層体１２０を構成する電池セル１１０のテラス部１１６の位置と対応するように、電池セル１１０が積層される方向と平行な方向に沿って配列されることが好ましい。ここで電池セル１１０が積層される方向とはセル本体１１３の面と垂直な方向、すなわち図５でｙ軸と平行な方向を意味する。
図３を再び参照すると、本発明によるモジュールフレーム２００はモノフレームの構造またはＵ字型フレームに上部カバーが結合された構造であり得る。
まず、モノフレームは上面、下面および両側面が一体化した金属板材の形態であり得、押出成形で製造されることができる。
次に、Ｕ字型フレームに上部カバーが結合された構造の場合、下面および両側面が一体化した金属板材のＵ字型フレームの上側に上部カバーを結合して形成され、プレス成形により製造されることができる。
図７や図８に示すように、孔構造のベンティング部４００，５００は押出成形で製造されたモノフレームやプレス成形により製造されたＵ字型フレームにすべて適用できる。
反面、図９に示すように、突出した構造のベンティング部６００は押出成形により製造されたモノフレームよりはプレス成形により製造されたＵ字型フレームで具現されることが容易である。ただし、突出した構造のベンティング部６００を形成することにおいて、モジュールフレーム２００の下面に貫通した孔を形成して連結部６３０と排出口６２０を前記下面に接合して形成することができる。この場合、このようなベンティング部６００は押出成形により製造されたモノフレームにも適用可能である。
図１２は本発明の一実施形態による電池パック１０００を上から見た平面図である。
図１２を参照すると、本発明の一実施形態による電池パック１０００は、先立って説明した電池モジュール１００ａ，１００ｂを二つ以上含み得る。
電池モジュール１００ａ，１００ｂはパックフレーム１１００に収容され、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられる。
第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂはそれぞれ互いに対向する面に開口部３２０ａ，３３０ａ，３２０ｂ，３３０ｂが形成される。
具体的には、第１電池モジュール１００ａの第１エンドプレート３０１ａと第２電池モジュール１００ｂの第１エンドプレート３０１ｂが互いに対向する。この時、第１電池モジュール１００ａの第１エンドプレート３０１ａに端子バスバー開口部３２０ａおよびコネクタ開口部３３０ａが形成される。また、第２電池モジュール１００ｂの第１エンドプレート３０１ｂに端子バスバー開口部３２０ｂおよびコネクタ開口部３３０ｂが形成される。
本実施形態による電池モジュール１００ａ，１００ｂは下面に先立って説明したベンティング部を設けることによって、開口部３２０ａ，３３０ａ，３２０ｂ，３３０ｂを介して排出される熱、ガスおよび火炎などを減らすことができる。
また、電池モジュール１００ａ，１００ｂに図８や図９に示すベンティング部５００，６００を設ける。そのため、第１電池モジュール１００ａは第２電池モジュール１００ｂが位置した方向と反対方向に熱、ガスおよび火炎などが排出されるように誘導でき、第２電池モジュール１００ｂは第１電池モジュール１００ａが位置した方向と逆方向に熱、ガスおよび火炎などが排出されるように誘導できる。すなわち、対向する電池モジュール１００ａ，１００ｂの間に加えられる損傷を最小化できる。
また、本実施形態による電池モジュール１００ａ，１００ｂは、パックフレーム１１００の底部１１１０から離隔し得る。具体的には、電池モジュール１００ａ，１００ｂが図１０に示されたモジュールマウンティング部３１０と支持部材３４０を含むか図１１ａおよび１１ｂに示された支え部材２１０を含み得る。そのため、電池パック１０００の内部に熱、ガスおよび火炎などが排出される空間が設けられる。
本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されているが、このような用語は説明の便宜のためのものであり、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わる。
前述した本実施形態による電池モジュールや電池パックは多様なデバイスに適用できる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスへの適用が可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１００，１００ａ、１００ｂ 電池モジュール
１１０ 電池セル
１１１，１１２ 電極リード
１１３ セル本体
１１６ テラス部
１２０ 電池セル積層体
２００ モジュールフレーム
３０１ 第１エンドプレート
３０２ 第２エンドプレート
３１０ モジュールマウンティング部
４００，５００，６００ ベンティング部
１０００ 電池パック
１１００ パックフレーム

Claims (15)

  1. 複数の電池セルが積層された電池セル積層体；および
    前記電池セル積層体を収容す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下面にはベンティング部が形成され、
    前記電池セルは、
    セル本体；
    前記セル本体の両端から突出形成された電極リード；および
    前記電極リードが突出した方向にセルケースから延長形成されたテラス部を含み、
    前記ベンティング部は、前記セル本体よりも前記テラス部が位置した部分に隣接して形成される、電池モジュール。
  2. 前記ベンティング部は、前記テラス部が位置した部分と対応する位置に形成される、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 前記電池セル積層体の前面および後面にそれぞれ位置する第１エンドプレートおよび第２エンドプレートをさらに含む、請求項１に記載の電池モジュール。
  4. 前記ベンティング部は、前記モジュールフレームの下面に形成された孔構造である、請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 前記孔構造は、前記モジュールフレームの下面を斜めに貫通する、請求項４に記載の電池モジュール。
  6. 前記孔構造は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートのうち前記ベンティング部でより遠く位置するエンドプレートに近づく傾斜方向を有する、請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 前記ベンティング部は、前記モジュールフレームの下面に形成されて前記電池セル積層体と対向する流入口、前記流入口を介して流入したガスを排出する排出口および前記流入口と前記排出口を連結する連結部を含む、請求項３に記載の電池モジュール。
  8. 前記排出口は前記流入口と垂直な方向に形成される、請求項７に記載の電池モジュール。
  9. 前記連結部は、前記モジュールフレームの下面から突出した形態である、請求項７に記載の電池モジュール。
  10. 前記ベンティング部は、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートのうちより遠く位置したエンドプレート方向にガスを排出するように形成された、請求項３に記載の電池モジュール。
  11. 前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートは、前記電池モジュールの固定のためのモジュールマウンティング部を含み、
    前記モジュールマウンティング部に支持部材が挿入され、
    前記支持部材によってパックフレームの底部から前記モジュールフレームの下面が離隔する、請求項３に記載の電池モジュール。
  12. 前記モジュールフレームの下面に下向するように突出した支え部材が形成された、請求項１に記載の電池モジュール。
  13. 請求項１～１２のいずれか一項による電池モジュールを二つ以上含み、
    前記電池モジュールのうち第１電池モジュールと第２電池モジュールはそれぞれ互いに対向する面に開口部が形成される、電池パック。
  14. 前記第１電池モジュールの前記ベンティング部は、前記第２電池モジュールが位置した方向と反対方向にガスを排出するように形成された、請求項１３に記載の電池パック。
  15. 前記電池モジュールを収容するパックフレームをさらに含み、
    前記電池モジュールは、前記パックフレームの底部から離隔した、請求項１３に記載の電池パック。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024122901A1 (ko) * 2022-12-05 2024-06-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100081942A (ko) * 2009-01-06 2010-07-15 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
JP2012104499A (ja) * 2004-11-30 2012-05-31 Nec Corp フィルム外装電気デバイス集合体
WO2017013883A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 ソニー株式会社 電池モジュール、電動工具および電子機器
JP2018156825A (ja) * 2017-03-17 2018-10-04 本田技研工業株式会社 電池パック
WO2019203460A1 (ko) * 2018-04-20 2019-10-24 주식회사 엘지화학 디개싱 유로를 구비한 배터리 팩

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013018283A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 パナソニック株式会社 電池パック
US20160218336A1 (en) * 2015-01-28 2016-07-28 Motorola Solutions, Inc Method and apparatus for assembling cells in a battery pack to control thermal release
KR102101906B1 (ko) * 2016-10-21 2020-04-17 주식회사 엘지화학 조립 가이드 기능의 체결 부재를 포함하는 전지팩
KR102270231B1 (ko) * 2017-04-04 2021-06-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
KR102096983B1 (ko) * 2017-09-08 2020-04-03 주식회사 엘지화학 벤팅 가스를 이용하여 커넥터를 파단시키는 구조를 갖는 배터리 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012104499A (ja) * 2004-11-30 2012-05-31 Nec Corp フィルム外装電気デバイス集合体
KR20100081942A (ko) * 2009-01-06 2010-07-15 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
WO2017013883A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 ソニー株式会社 電池モジュール、電動工具および電子機器
JP2018156825A (ja) * 2017-03-17 2018-10-04 本田技研工業株式会社 電池パック
WO2019203460A1 (ko) * 2018-04-20 2019-10-24 주식회사 엘지화학 디개싱 유로를 구비한 배터리 팩

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