JP2023530512A - バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

Abstract

バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車が開示される。本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体と、バッテリーセル積層体が収納され、ガスを排出する第１排出口が形成されたケースと、第１排出口と連通する孔が形成され、ケースに装着されてガスの排出経路を提供して、ガスを排出するが火炎の流出を防止するように構成された排気経路部材と、排気経路部材を覆うようにケースに結合され、排気経路部材を介して移動したガスを排出する第２排出口が形成される蓋体と、を含む。

Description

本出願は、２０２１年０１月０８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０００２８７７号に基づく優先権を主張し、当該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。

本発明は、バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関し、より詳細には、バッテリーセルの発火時にガスが排出されるが火炎は排出されないバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

モバイル機器の技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池需要が急激に増加しており、従来、二次電池としてニッケルカドミウム電池や水素イオン電池が使用されてきたが、最近では、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらないので、充放電を自由に行うことができ、自己放電率が非常に低く、しかも、エネルギー密度の高いリチウム二次電池が広く使用されている。

この種のリチウム二次電池は、主としてリチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレーターを間に挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と一緒に封入する外装材、すなわち、電池ケースと、を備える。

リチウム二次電池は、正極、負極及びこれらの間に介在するセパレーター及び電解質からなり、正極活物質と負極活物質のどちらを使用するかによって、リチウムイオン電池（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ，ＬＩＢ）、リチウムポリマー電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｙ、ＰＬＩＢ）などに分けられる。通常、これらのリチウム二次電池の電極は、アルミニウムまたは銅のシート、メッシュ、フィルム、ホイルなどの集電体に正極または負極活物質を塗布した後、乾燥することにより形成され得る。

リチウム二次電池は、作動電圧が高くエネルギー密度が格段に高いなどのメリットにより現在脚光を浴びているが、有機電解液を使用するためリチウム二次電池が過充電されると過電流や過熱を誘発し、ひどい場合は、爆発や発火による火災の原因となるという問題がある。

様々な種類の二次電池は、バッテリーセルを保護可能なケースを備え、複数のバッテリーセルが積層されてケースに引き込まれたバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックと、を含む。

ここで、バッテリーモジュールのケース内のバッテリーセルのうちの少なくとも１つに火炎が発生した場合、火炎がバッテリーモジュールのケースから流出すると、他のバッテリーモジュールに伝播するだけでなく、使用者に危険な状況が発生する可能性がある。例えば、バッテリーモジュールまたはバッテリーパックが電気自動車に搭載されている状態でバッテリーセルに火炎が発生し、その火炎が外部に流出すると、電気自動車を運転している運転者が火傷を負ったり危険な状況に直面したりする可能性があるという問題がある。

したがって、本発明が達成しようとする技術的課題は、バッテリーセルに火炎が発生した場合、ガスはケースの外部に排出されるが火炎の流出は防止できるバッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車を提供することである。

本発明の一態様によれば、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体と、前記バッテリーセル積層体が収納され、ガスを排出する第１排出口が形成されたケースと、前記第１排出口と連通する孔が形成され、前記ケースに装着されて前記ガスの排出経路を提供して、前記ガスを排出するが火炎の流出を防止するように構成された排気経路部材と、前記排気経路部材を覆うように前記ケースに結合され、前記排気経路部材を介して移動したガスを排出する第２排出口が形成された蓋体と、を含むバッテリーモジュールを提供し得る。

また、前記ケースに形成された前記第１排出口と、前記蓋体に形成された前記第２排出口とは互いに反対方向に形成されており、前記ガスが前記第１排出口から前記排気経路部材に流入し、前記排気経路部材を介して移動して前記第２排出口に流出し得る。

さらに、前記ケースは、前記バッテリーセル積層体が収納される下部カバーと、前記下部カバーに結合され、前記排気経路部材が装着される複数の装着溝と、前記第１排出口とが形成された上部カバーと、を含み、前記蓋体は前記上部カバーに結合され、前記排気経路部材は前記蓋体と前記上部カバーとの間に位置し得る。

さらにまた、前記排気経路部材は、前記孔が前記第１排出口と連通するように前記装着溝に装着され得る。

さらにまた、前記排気経路部材は、前記複数の装着溝にそれぞれ装着され、前記孔が形成された複数の排気柱と、前記複数の排気柱を互いに接続する複数の排気パイプと、を含み得る。

さらにまた、前記排気柱は、前記排気パイプに接続される第１接続口が形成され、中空の内部を有する上部パーツと、前記上部パーツに結合され、前記排気パイプに接続された第２接続口が形成され、中空の内部を有する下部パーツ、前記上部パーツと前記下部パーツとが接続されてなる内部に挿入され、前記第１接続口に連通する第１移動孔と、前記第２接続口と連通する第２移動孔とが形成され、中空の内部を有する内部軸と、を含み得る。

さらにまた、前記排気柱は、
第１孔が形成されて前記上部パーツに結合されるトップキャップと、第２孔が形成されて前記下部パーツに結合されるボトムキャップと、をさらに含み得る。

さらにまた、前記上部パーツと前記下部パーツとは回転可能に互いに結合され得る。

さらにまた、前記複数の排気柱は、前記複数の排気パイプにそれぞれ接続され、前記排気経路部材は、前記上部パーツと前記下部パーツの回転により伸縮可能に構成され得る。

さらにまた、前記第１孔は前記蓋体の第２排出口と連通し、前記第２孔は前記ケースの前記第１排出口と連通するように構成され得る。

さらにまた、前記第１接続口及び前記第２接続口の少なくとも一方を閉鎖する閉鎖部材を含み得る。

さらにまた、前記ケースは、火炎の流出を防止するために断熱性と耐熱性を兼ね備えたマイカで形成されたマイカプレートを含み得る。

一方、本発明の他の態様によれば、上述したバッテリーモジュールを含むバッテリーパックを提供することができ、さらに、前記バッテリーモジュールを含む自動車を提供することができる。

本発明の実施形態は、バッテリーセルに火炎が発生した場合、ケースに装着された排気経路部材によりガスはケース外部に排出されるが、火炎の流出は防止できるという効果がある。

本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの結合斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの分離斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールから蓋体が取り外された様子の斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて第１排出口が形成された上部カバーを示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける排気経路部材の結合斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける図５の排気経路部材の分離斜視図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気柱の上部パーツと下部パーツが回転する様子を示す図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気経路部材が伸縮する様子を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気経路部材が変形して上部カバーに結合される他の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気経路部材が変形して上部カバーに結合される他の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気経路部材が変形して上部カバーに結合される他の実施形態を示す図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る好適な実施形態について詳しく説明する。この明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は、自分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を踏まえて、本発明の技術的な思想に見合う意味及び概念として解釈されなければならない。したがって、この明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好適な一実施形態に過ぎず、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、本発明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。

図面の各構成要素またはその構成要素を構成する特定の部分のサイズは、説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に示されている。したがって、各構成要素の大きさは実際の大きさを完全に反映するものではない。本発明に係わる公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その説明を省略する。

本明細書で使用される「結合」または「接続」という用語は、ある部材と他の部材とが直接的に結合されてもよく、または直接的に接続されてもよいだけでなく、ある部材が継手部材を介して他の部材に間接的に結合されてもよく、または間接的に連結されてもよい場合も含む。

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの結合斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールの分離斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールから蓋体が取り外された様子の斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて第１排出口が形成された上部カバーを示す図であり、図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける排気経路部材の結合斜視図であり、図６は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおける図５の排気経路部材の分離斜視図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気柱の上部パーツと下部パーツが回転する様子を示す図であり、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールにおいて排気経路部材が伸縮する様子を示す図である。

図面を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、バッテリーセル積層体１００と、ケース２００と、排気経路部材３００と、蓋体４００と、を含む。

バッテリーセル積層体１００は、電極リードを有する複数のバッテリーセルを積層してなる。バッテリーセルに備えられる電極リードは、外部に露出して外部機器に接続する一種の端子であって、導電性材料からなり得る。

電極リードは、正極電極リードと負極電極リードとを含んでいてもよい。正極電極リードと負極電極リードとは、バッテリーセルの長手方向に対して互いに反対方向に配置されてもよいし、またはバッテリーセルの長手方向に対して互いに同じ方向に位置してもよい。

正極電極リード及び負極電極リードは様々な材料からなり得、例えば、正極電極リードはアルミニウム材料で作られ、負極電極リードは銅材料で作られてもよい。

電極リードはバスバー（図示せず）に電気的に結合されてもよい。バッテリーセルは、正極板／セパレーター／負極板の順に配列される単位セル（Ｕｎｉｔ Ｃｅｌｌ）または正極板／セパレーター／負極板／セパレーター／正極板／セパレーター／負極板の順に配列されたバイセル（Ｂｉ－Ｃｅｌｌ）を電池容量に合わせて複数個を積層した構造を有してもよい。

バッテリーセル積層体１００は、複数のバッテリーセルが互いに積層されるように構成されてもよい。ここで、バッテリーセルは様々な構造を有することができ、また、複数のバッテリーセルを様々な方法で積層することができる。

バッテリーセル積層体１００は、各バッテリーセルを収納する複数のカートリッジ（図示せず）を備えていてもよい。各カートリッジ（図示せず）はプラスチックの射出成形によって製造され得、バッテリーセルを収納可能な収納部が形成された複数のカートリッジ（図示せず）を積層することができる。

複数のカートリッジ（図示せず）が積層されたカートリッジ組立体は、コネクタ要素または端子要素を備えていてもよい。コネクタ要素は、例えば、バッテリーセルの電圧または温度に関するデータを提供できるバッテリー管理システム（ＢＭＳ、図示せず）などに接続するための様々な形態の電気接続部品または接続部材を含んでいてもよい。

また、端子要素はバッテリーセルに接続される主端子であって、正極端子と負極端子とを含み、端子要素には、外部と電気的に接続可能にするターミナルボルトが配備されてもよい。一方、バッテリーセルは様々な形状を呈していてもよい。

図１及び図２を参照すると、ケース２００にはバッテリーセル積層体１００が収納され、ガスを排出する第１排出口２２１（図４参照）が形成される。例えば、ケース２００は、バッテリーセル積層体１００を取り囲むように構成されてもよい。

ケース２００は、バッテリーセル積層体１００全体を取り囲み、これによりバッテリーセル積層体１００を外部の振動や衝撃から保護する。

ケース２００は、バッテリーセル積層体１００の形状に対応する形状に形成されてもよい。例えば、バッテリーセル積層体１００が六面体形状を呈している場合、ケース２００もこれに対応する六面体形状を呈するように形成されてもよい。

ケース２００は、例えば、金属材料からなるプレートを折り曲げて製造してもよいし、一体型に製造してもよいし、分離型に製造してもよい。ここで、ケース２００は、火炎に耐えられるスチール材質で構成されてもよいが、ケース２００の材質はスチールに限定されず、様々な金属を含んでいてもよい。

また、ケース２００は、火炎の流出を防止するために断熱性と耐熱性を兼ね備えたマイカで形成されたマイカプレートを含んでいてもよい。ここで、マイカプレートは、フラットなマイカプレートだけでなく、平面と曲面が混在した形状のものも含んでいてもよい。

図１及び図２を参照すると、ケース２００は、下部カバー２１０と上部カバー２２０とを含んでいてもよい。下部カバー２１０は、バッテリーセル積層体１００が収納される。

上部カバー２２０は下部カバー２１０に結合され、図４を参照すると、上部カバー２２０には、排気経路部材３００が装着される複数の装着溝２２２と、第１排出口２２１とが形成される。排気経路部材３００は、装着溝２２２に締まり嵌め方式で結合されてもよい。

また、第１排出口２２１は、排気経路部材３００の第２孔３３１（図６参照）に連通し、ケース２００内部で発生したガスが上部カバー２２０の第１排出口２２１を介して排気経路部材３００に移動するように構成される。

ケース２００には、上述したコネクタ要素または端子要素を外部に露出させることができる貫通部（図示せず）を形成されてもよい。すなわち、コネクタ要素または端子要素は、外部の所定の部品または部材と電気的に接続され得、このような電気的接続がケース２００によって妨げられないように、ケース２００に貫通部が形成され得る。

排気経路部材３００は、第１排出口２２１と連通する孔、例えば第２孔３３１を有し、ケース２００に装着されてガスの排出経路を提供する。すなわち、ケース２００の内部に配置されたバッテリーセルのうちの少なくとも１つで火炎が発生してガスが生成された場合、ケース２００内部のガスは排気経路部材３００を介して排出されるが、火炎はケース２００によって流出が防止される。

図１から図４を参照すると、排気経路部材３００は、ケース２００に形成された第１排出口２２１に連通しており、蓋体４００に形成された第２排出口４１０にも連通している。すなわち、ケース２００内部のガスは、第１排出口２２１を介して排気経路部材３００に流入し、排気経路部材３００を通って移動して蓋体４００の第２排出口４１０を介してケース２００の外部に排出される。

このとき、ケース２００の内部で発生した火炎が第１排出口２２１を介して流出する可能性があるので、図２を参照すると、ケース２００に形成された第１排出口２２１と蓋体４００に形成された第２排出口４１０とは、遠く離れている必要がある。

すなわち、ケース２００に形成された第１排出口２２１と蓋体４００に形成された第２排出口４１０とは、互いに反対方向に形成される。火炎は基本的に上向きに移動するため、上述の構成によれば、火炎が第１排出口２２１を介して上向きに上昇しても排気経路部材３００を介して左右に移動することができず、したがって、火炎は第１排出口２２１と反対方向に形成された第２排出口４１０まで移動することはできない。

これにより、ガスは第１排出口２２１から排気経路部材３００に流入し、排気経路部材３００を通って移動して第２排出口４１０に流出することができるが、火炎は第２排出口４１０を介して排出することはできない。

排気経路部材３００は、ケース２００の上部カバー２２０に形成された複数の装着溝２２２に装着される。ここで、複数の装着溝２２２のうちの少なくとも１つには第１排出口２２１が形成され、排気経路部材３００は、排気経路部材３００に形成された第２孔３３１が第１排出口２２１と連通するように装着溝２２２に装着される。

すなわち、ケース２００内で発生したガスは、上部カバー２２０の第１排出口２２１と排気経路部材３００の第２孔３３１とを介してケース２００から排気経路部材３００へと移動することができる。

図３、図５及び図６を一緒に参照すると、排気経路部材３００は、複数の排気柱３１０と、複数の排気パイプ３４０とを含む。

排気柱３１０を複数備え、複数の排気柱３１０を複数の装着溝２２２にそれぞれ装着する。また、排気柱３１０には、第１排出口２２１と連通する第２孔３３１が形成される。すなわち、排気柱３１０が装着溝２２２に装着されると、排気柱３１０に形成された第２孔３３１は、上部カバー２２０に形成された第１排出口２２１と連通する。

さらに、複数の排気柱３１０は、後述する複数の排気パイプ３４０にそれぞれ接続され、ガスは排気柱３１０と排気パイプ３４０とを介して移動することができる。

図５及び図６を参照すると、排気柱３１０は、上部パーツ３１１と、下部パーツ３１２と、内部軸３１３とを含んでいてもよく、トップキャップ３２０と、ボトムキャップ３３０をさらに含んでいてもよい。

上部パーツ３１１は、排気パイプ３４０に接続される第１接続口３１４を有し、中空の内部を有する。すなわち、排気パイプ３４０が第１接続口３１４に接続され、ガスが上部パーツ３１１内の中空を通って移動して排気柱３１０の上部パーツ３１１から排気パイプ３４０へと移動することができる。

図５及び図６を参照すると、上部パーツ３１１の第１接続口３１４が使用されていない場合、閉鎖部材５００によって閉鎖されるように構成されてもよい。ここで、閉鎖部材５００は様々な材質で製造でき、例えば、ゴム材質で製造されてもよい。ただし、閉鎖部材５００の材質は、これに限定されるものではない。

下部パーツ３１２は、排気パイプ３４０に接続された第２接続口３１６を有し、中空の内部を有する。すなわち、排気パイプ３４０が第２接続口３１６に接続され、ガスが排気パイプ３４０から排気柱３１０の下部パーツ３１２に移動した後、下部パーツ３１２内の中空を通じて移動できる。

上部パーツ３１１の場合と同様に、下部パーツ３１２の第２接続口３１６が使用されていない場合、閉鎖部材５００によって閉鎖されるように構成されてもよい。下部パーツ３１２を閉鎖する閉鎖部材５００の材質は、上部パーツ３１１を閉鎖する閉鎖部材５００の材質と同様である。

内部軸３１３は、上部パーツ３１１と下部パーツ３１２とが接続されてなる内部に挿入され、上部パーツ３１１及び下部パーツ３１２を支持する。内部軸３１３には、上部パーツ３１１の第１接続口３１４と連通する第１移動孔３１８が形成され、また下部パーツ３１２の第２接続口３１６と連通する第２移動孔３１９が形成される。

内部軸３１３の内部は中空であり、内部軸３１３に移動したガスは内部の中空を介して上方に移動する。

すなわち、下部パーツ３１２に接続された排気パイプ３４０を介して下部パーツ３１２に移動するガスは、下部パーツ３１２の第２接続口３１６に連通する内部軸３１３の第２移動孔３１９を介して内部軸３１３内に移動し、内部軸３１３の内部の中空を介して上部パーツ３１１に上昇した後、上部パーツ３１１の第１接続口３１４に連通する内部軸３１３の第１移動孔３１８を介して、内部軸３１３の内部から、上部パーツ３１１に接続された排気パイプ３４０へと移動する。

トップキャップ３２０は、第１孔３２１が形成されて上部パーツ３１１に結合される。トップキャップ３２０が上部パーツ３１１に結合される方式については後述する。排気柱３１０が複数備わっているので、複数の排気柱３１０のそれぞれに結合されたトップキャップ３２０も複数備わっている。

ここで、複数のトップキャップ３２０のうちの１つのトップキャップ３２０に形成された第１孔３２１は、蓋体４００に形成された第２排出口４１０と連通している。ここで、複数のトップキャップ３２０のうちの他のトップキャップ３２０に形成された第１孔３２１は、蓋体４００に接触して塞がれるので、ガスは、第２排出口４１０と連通する第１孔３２１を介してのみ蓋体４００の外部に排出できる。

ただし、これは一実施形態に過ぎず、蓋体４００に複数の第２排出口４１０を形成してもよい。この場合、複数の第２排出口４１０のそれぞれにトップキャップ３２０の第１孔３２１が連通するように構成されてもよい。

また、上述したように、排気パイプ３４０を介して下部パーツ３１２に流入したガスが、内部軸３１３の中空を介して上部パーツ３１１に移動すると、第１孔３２１と連通する第２排出口４１０を介して蓋体４００の外部に排出され得る。

ボトムキャップ３３０は、第２孔３３１が形成されて下部パーツ３１２に結合される。ボトムキャップ３３０が下部パーツ３１２に結合される方式については後述する。排気柱３１０が複数備わっているので、複数の排気柱３１０のそれぞれに結合されたボトムキャップ３３０も複数備わっている。

ここで、複数のボトムキャップ３３０のうちの１つのボトムキャップ３３０に形成された第２孔３３１は、ケース２００の上部カバー２２０に形成された第１排出口２２１と連通している。ここで、複数のボトムキャップ３３０のうちの他のボトムキャップ３３０に形成された第２孔３３１は、上部カバー２２０に接触して塞がれるので、ガスは、ケース２００から、第１排出口２２１と連通する第２孔３３１を介してのみ下部パーツ３１２へと移動することができる。

ただし、これは一実施形態に過ぎず、上部カバー２２０に複数の第１排出口２２１を形成してもよい。この場合、複数の第１排出口２２１のそれぞれにボトムキャップ３３０の第２孔３３１が連通するように構成されてもよい。

上部パーツ３１１は下部パーツ３１２に結合され、下部パーツ３１２は上部パーツ３１１に結合される。ここで、上部パーツ３１１が下部パーツ３１２に結合される方式は様々である。例えば、内部軸３１３を上部パーツ３１１と下部パーツ３１２の中心部に締まり嵌め方式で挿入して、上部パーツ３１１と下部パーツ３１２とを結合してよい。

そして、図６を参照すると、トップキャップ３２０とボトムキャップ３３０にはそれぞれ結合突起３２２、３３２が形成され、上部パーツ３１１と下部パーツ３１２にはそれぞれ結合溝３１５、３１７が形成されており、トップキャップ３２０の結合突起３２２が上部パーツ３１１の結合溝３１５に結合され、ボトムキャップ３３０の結合突起３３２が下部パーツ３１２の結合溝３１７に結合するように構成されてもよい。

これにより、図５に示すように、排気柱３１０は、上部パーツ３１１と、下部パーツ３１２と、内部軸３１３と、トップキャップ３２０と、ボトムキャップ３３０とが互いに結合され得る。

一方、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照すると、上部パーツ３１１と下部パーツ３１２とは回転可能に結合されてもよい。このように、上部パーツ３１１と下部パーツ３１２とが回転可能に結合されると、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、上部パーツ３１１と下部パーツ３１２の回転によって排気経路部材３００が伸縮可能に構成され得る。

図８（ａ）のように排気経路部材３００が広がった場合は、上部カバー２２０の装着溝２２２に装着されてもよく、図８（ｂ）のように排気経路部材３００を折り畳んだ場合は、簡単に保管されてもよい。

排気パイプ３４０は複数で備わっており、複数の排気パイプ３４０は複数の排気柱３１０を互いに接続するように構成されてもよい。すなわち、図５及び図６を参照すると、排気パイプ３４０は、上部パーツ３１１の第１接続口３１４に接続され、下部パーツ３１２の第２接続口３１６にも接続される。また、排気パイプ３４０の内部にはガスが移動可能な中空が形成されている。

図２を参照すると、蓋体４００は、排気経路部材３００を覆うようにケース２００に結合され、排気経路部材３００を介して移動したガスを排出する第２排出口４１０を有する。ここで、蓋体４００は上部カバー２２０に結合され、排気経路部材３００は蓋体４００と上部カバー２２０との間に位置して上部カバー２２０の第１排出口２２１と蓋体４００の第２排出口４１０とにそれぞれ連通している。

すなわち、ケース２００の内部で発生したガスは、上部カバー２２０の第１排出口２２１を介して排気経路部材３００に移動し、排気経路部材３００から蓋体４００の第２排出口４１０を介して外部に排出される。

図９から図１１は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０において、排気経路部材３００が変形して上部カバー２２０に結合される他の実施形態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０の作用及び効果について説明する。

図２を参照すると、ケース２００の内部にはバッテリーセル積層体１００が収納される。図４を参照すると、ケース２００の上部カバー２２０には第１排出口２２１が形成され、第１排出口２２１は、排気柱３１０のボトムキャップ３３０に形成された第２孔３３１と連通する。

また、図２及び図４を参照すると、蓋体４００の第２排出口４１０は、上部カバー２２０の第１排出口２２１から遠く離れて反対方向に形成されている。さらに、蓋体４００の第２排出口４１０は、排気柱３１０のトップキャップ３２０に形成された第１孔３２１と連通する。

一方、排気柱３１０は排気パイプ３４０に接続されているので、ケース２００内のバッテリーセルが発火して発生したガスは、上部カバー２２０の第１排出口２２１とボトムキャップ３３０の第２孔３３１とを介して排気柱３１０に移動する。

次いで、排気柱３１０に移動したガスは、排気柱３１０に接続された排気パイプ３４０を介して反対方向に移動した後、第１排出口２２１の反対方向に位置する排気柱３１０のトップキャップ３２０に形成された第１孔３２１と、蓋体４００の第２排出口４１０とを介して蓋体４００の外部に排出される。

ここで、ケース２００は金属材質のプレートまたはマイカプレートからなり、また、第１排出口２２１と第２排出口４１０とは互いに反対方向に位置するため、ケース２００内のバッテリーセルが発火して発生した火炎は排出されない。

これにより、バッテリーセルに火炎が発生した場合、ガスはケース２００の外部に排出されるが、火炎の流出は防止できるという効果がある。

図９から図１１を参照すると、排気経路部材３００は多様に構成されてもよい。すなわち、第２排出口４１０の位置を変更したり、排気経路部材３００の経路を変更したりして形成されてもよい。

例えば、運転者が一実施形態によるバッテリーモジュール１０の上側に位置する場合、第２排出口４１０の位置と排気経路部材３００の経路とを変更して、ガスが、運転者がいない位置に排出されるように構成してもよい。

一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック（図示せず）は、上述したような本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０を１つ以上含んでいてもよい。また、前記バッテリーパック（図示せず）は、このようなバッテリーモジュール１０に加えて、このようなバッテリーモジュール１０を収納するためのハウジング、バッテリーモジュール１０の充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ、電流センサ、ヒューズなどをさらに含んでいてもよい。

一方、本発明の一実施形態による自動車（図示せず）は、上述したバッテリーモジュール１０またはバッテリーパック（図示せず）を含んでいてもよく、前記バッテリーパック（図示せず）は前記バッテリーモジュール１０を含んでいてもよい。また、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、前記自動車（図示せず）、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電気を使用する所定の自動車（図示せず）に適用されてもよい。

以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、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様々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、バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及び自動車に関し、特に二次電池に関連する産業において利用可能である。

１０ バッテリーモジュール
１００ バッテリーセル積層体
２００ ケース
２１０ 下部カバー
２２０ 上部カバー
２２１ 第１排出口
２２２ 装着溝
３００ 排気経路部材
３１０ 排気柱
３１１ 上部パーツ
３１２ 下部パーツ
３１３ 内部軸
３１４ 第１接続口
３１５ 結合溝
３１６ 第２接続口
３１７ 結合溝
３１８ 第１移動孔
３１９ 第２移動孔
３２０ トップキャップ
３２１ 第１孔
３２２ 結合突起
３３０ ボトムキャップ
３３１ 第２孔
３３２ 結合突起
３４０ 排気パイプ
４００ 蓋体
４１０ 第２排出口
５００ 閉鎖部材

Claims (14)

1. 複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体と、
   前記バッテリーセル積層体が収納され、ガスを排出する第１排出口が形成されたケースと、
   前記第１排出口と連通する孔が形成され、前記ケースに装着されて前記ガスの排出経路を提供して、前記ガスを排出するが火炎の流出を防止するように構成された排気経路部材と、
   前記排気経路部材を覆うように前記ケースに結合され、前記排気経路部材を介して移動したガスを排出する第２排出口が形成される蓋体と、を含むバッテリーモジュール。
2. 前記ケースに形成された前記第１排出口と、前記蓋体に形成された前記第２排出口とは互いに反対方向に形成されており、
   前記ガスが前記第１排出口から前記排気経路部材に流入し、前記排気経路部材を介して移動して前記第２排出口に流出することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. 前記ケースは、
   前記バッテリーセル積層体が収納される下部カバーと、
   前記下部カバーに結合され、前記排気経路部材が装着される複数の装着溝と、前記第１排出口とが形成された上部カバーと、を含み、
   前記蓋体は前記上部カバーに結合され、前記排気経路部材は前記蓋体と前記上部カバーとの間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーモジュール。
4. 前記排気経路部材は、前記孔が前記第１排出口と連通するように前記装着溝に装着されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記排気経路部材は、
   前記複数の装着溝にそれぞれ装着され、前記孔が形成された複数の排気柱と、
   前記複数の排気柱を互いに接続する複数の排気パイプと、を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記排気柱は、
   前記排気パイプに接続される第１接続口が形成され、中空の内部を有する上部パーツと、
   前記上部パーツに結合され、前記排気パイプに接続された第２接続口が形成され、中空の内部を有する下部パーツと、
   前記上部パーツと前記下部パーツとが接続されてなる内部に挿入され、前記第１接続口と連通する第１移動孔と、前記第２接続口と連通する第２移動孔とが形成され、中空の内部を有する内部軸と、を含むこと特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記排気柱は、
   第１孔が形成されて前記上部パーツに結合されるトップキャップと、
   第２孔が形成されて前記下部パーツに結合されるボトムキャップと、をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
8. 前記上部パーツと前記下部パーツとは回転可能に互いに結合されることを特徴とする請求項６又は７に記載のバッテリーモジュール。
9. 前記複数の排気柱は、前記複数の排気パイプにそれぞれ接続され、
   前記排気経路部材は、前記上部パーツと前記下部パーツの回転により伸縮可能に構成されることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
10. 前記第１孔は前記蓋体の第２排出口と連通し、前記第２孔は前記ケースの前記第１排出口と連通することを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
11. 前記第１接続口及び前記第２接続口の少なくとも一方を閉鎖する閉鎖部材を含むことを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
12. 前記ケースは、火炎の流出を防止するために断熱性と耐熱性を兼ね備えたマイカで形成されたマイカプレートを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含むバッテリーパック。
14. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールを含む自動車。

Images