JP2023543179A - バッテリーパック及びそれを含む自動車 - Google Patents

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Abstract

本発明は、火事やガス爆発に対する安全性を向上させたバッテリーパック及びそれを含む自動車を開示する。このような目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールと、少なくとも一つ以上の前記バッテリーモジュールを収容する収容空間が形成されたパックハウジングであって、前記収容空間で発生したガスが流入するように構成されたガス流入口、前記ガス流入口と連通し、流入した前記ガスが移動するように構成されたガス排出流路、及び前記ガス排出流路の端部に形成されたガス排出口を備えたパックハウジングと、前記ガス流入口を密閉するようにプレート状となっており、前記パックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂して前記収容空間のガスが前記ガス流入口へ流入するように構成されたガスベントユニットと、を含む。

Description

本発明は、バッテリーパック及びそれを含む自動車に関し、より詳しくは、火事やガス爆発に対する安全性を向上させたバッテリーパック及びそれを含む自動車に関する。
本出願は、２０２１年０６月０２日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００７１８０５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。
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が盛んに行われている。
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材を各々正極活物質と負極活物質に用いる。また、リチウム二次電池は、正極活物質と負極活物質が各々塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、このような電極組立体を電解液と共に封止収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。
そして、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池に分けられる。
一方、最近、電気自動車などに適用される大容量のバッテリーモジュールの需要が増加しつつある。このような大容量のバッテリーパックは、二次電池セルを備えたバッテリーモジュールを複数個含む。このように自動車に搭載された大容量のバッテリーパックは、複数のバッテリーモジュールの電気充放電中に、一部のバッテリーモジュールでガス爆発が発生し得る。この際、バッテリーモジュールから外部へ排出された高温のガス、火炎、スパークが、隣接する他のバッテリーモジュールへ移動し、他のバッテリーモジュールの熱暴走や、または二次ガス爆発を誘発する原因となった。これによって、初期に発生したガス爆発が、連鎖爆発につながるなど、事故の規模と危険がより大きくなる問題が発生した。
したがって、複数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でガス爆発が発生しても、隣接する他のバッテリーモジュールへのガスの移動を最小化するためにガス排出を円滑かつ迅速に行い得る方案が求められる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、火事やガス爆発に対する安全性を高めたバッテリーパック及び自動車を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、
少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールと、
少なくとも一つ以上の前記バッテリーモジュールを収容する収容空間が形成されたパックハウジングであって、前記収容空間で発生したガスが流入するように構成されたガス流入口、前記ガス流入口と連通し、流入した前記ガスが移動するように構成されたガス排出流路、及び前記ガス排出流路の端部に形成されたガス排出口を備えたパックハウジングと、
前記ガス流入口を密閉するようにプレート状となっており、前記パックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂して前記収容空間のガスが前記ガス流入口へ流入するように構成されたガスベントユニットと、を含む。
また、前記パックハウジングは、
少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールの一側をカバーするように一方向へ長く延びた形態を有する側部フレームを備え、
前記側部フレームは、
前記ガス流入口が前記バッテリーモジュールと対面する一面に形成され、
前記ガス排出流路が本体に沿って前記一方向へ長く延びるように形成され、
前記ガス排出口が前記一方向の端部に形成され得る。
そして、前記側部フレームは、
プレート状であり、前記ガス排出流路の前記ガス排出口が位置する方向の反対方向の端部を密閉するように構成されたガス流路キャップをさらに含み得る。
また、前記ガスベントユニットは、
前記ガス流入口をカバーするようにプレート状となっており、前記パックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂するように構成された排出ディスクを備え得る。
さらに、前記ガスベントユニットは、
前記排出ディスクに結合し、前記排出ディスクの一部が他側に露出するように一部が開口した結合プレートをさらに備え得る。
前記ガスベントユニットは、
前記排出ディスクを少なくとも二つ以上備え、
少なくとも二つ以上の前記排出ディスクは互いに積層され得る。
さらに、前記バッテリーモジュールは、
少なくとも一つ以上のバッテリーセルと、
前記バッテリーセルを内部に収容するモジュールハウジングと、
前記モジュールハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、前記モジュールハウジングの内部のガスを前記ガスベントユニットに向かって排出するように構成されたモジュール排出ユニットを備え得る。
また、前記モジュール排出ユニットは、
前記モジュールハウジングの一側に備えられ、
前記ガスベントユニットと対面するように位置し得る。
さらに、前記バッテリーモジュールから排出されたガスの移動方向をガイドするように前記ガスベントユニットの外周部に位置したガイド部材をさらに含み得る。
そして、前記ガイド部材は、
前記バッテリーモジュールに向かって延びた管形状となっており、前記バッテリーモジュールに近くなるほど前記管形状の管径が大きくなるように構成され得る。
なお、上記の課題を達成するための本発明による自動車は、バッテリーパックを含む。
本発明の一面によれば、本発明は、ガス流入口を密閉するようにプレート状となっており、パックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂して収容空間のガスがガス流入口へ流入するように構成されたガスベントユニットを含むことで、バッテリーパックの内部に収容された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールがガス爆発などのように異常作動する場合、バッテリーモジュールから排出されたガスによってパックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、ガスベントユニットがガス流入口を開放してパックハウジングのガス排出流路によってガスを迅速に排出できる。これによって、本発明のバッテリーパックは、安全性を大幅に向上させることができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した部分後面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した後方斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した左側斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した右側斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニット及び側部フレームを概略的に示した部分斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニットを概略的に示した後方斜視図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニットの排出ディスク及び結合プレートを概略的に示した断面図である。 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を概略的に示した右側面図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成の部分斜視図である。 本発明の一実施例による自動車を概略的に示した斜視図である。
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バッテリーパックを概略的に示した斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示した分解斜視図である。図３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した斜視図である。図４は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した部分後面図である。そして、図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した後方斜視図である。
図１～図５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１００は、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュール１１０と、少なくとも一つ以上の前記バッテリーモジュール１１０を収容する収容空間が形成されたパックハウジング１２０と、ガスベントユニット１３０と、を含む。
具体的には、前記バッテリーモジュール１１０は、複数のバッテリーセル（図１１の符号１１１参照）と、モジュールハウジング１１２と、を備え得る。ここで、前記バッテリーセルは、例えば、エネルギー密度が高くて積層が容易なパウチ型バッテリーセルが適用され得る。前記バッテリーセルは、積層された形態で前記モジュールハウジング１１２の内部に収容され得る。前記バッテリーセルは、正極リード及び負極リードが備えられ得る。しかし、本実施例とは異なり、本発明のバッテリーセルは、必ずしもウチタ型に限定されることではなく、直方体形状の角形バッテリーセルや円筒形バッテリーセルが使用され得る。
また、図示していないが、前記バッテリーセル（図１１の符号１１１参照）の各々の電極端子１１１ａは、電気伝導性の金属を備えたバスバー（図示せず）によって電気的に接続され得る。前記バスバーの形態は、金属ワイヤまたは金属プレート状であり得る。前記バスバーは、複数のバッテリーセルを電気的に接続するように構成された公知の接続部材が適用され得る。これによって、本発明においては、これについての具体的な説明は省略する。
さらに、前記モジュールハウジング１１２は、複数のバッテリーセルを収納するための構成要素として前記複数のバッテリーセルを外部の物理的、化学的要素から保護するように機械的剛性の高い素材で密閉された構造に形成され得る。
そして、前記バッテリーパックは、複数のバッテリーモジュール１１０を備え得る。例えば、図２に示したように、８個のバッテリーモジュール１１０がパックハウジング１２０に収容され得る。前記複数のバッテリーモジュール１１０は各々、前記パックハウジング１２０と結合し得る。ここで、結合方法は、特定の結合方法に限定されないが、ボルト締めによる結合方式を用い得る。
そして、前記パックハウジング１２０は、バッテリーモジュール１１０を収納する空間を形成するための構成品であって、側部フレーム１２１、１２２と、前記側部フレーム１２１、１２２の各々の下部と結合する基部プレート１２６と、前記側部フレーム１２１、１２２の各々の上部と結合する上部プレート１２５と、前記パックハウジング１２０の前面壁体を形成する前方カバー１２４と、後面壁体を形成する後方カバー１２３と、を含み得る。例えば、図２に示したように、前記パックハウジング１２０は、基部プレート１２６を基準にして左側に位置する第１側部フレーム１２１及び右側に位置する第２側部フレーム１２２を備え得る。即ち、前記第１側部フレーム１２１は、前記基部プレート１２６の左側端と結合し得る。前記第２側部フレーム１２２は、前記基部プレート１２６の右側端と結合し得る。
さらに、前記パックハウジング１２０は、ガス流入口Ｋ、ガス排出流路Ｐ及びガス排出口Ｔが形成され得る。
前記ガス流入口Ｋは、前記収容空間で発生したガスが流入可能に構成され得る。前記ガス流入口Ｋは、前記側部フレーム１２１の一部が開口して形成され得る。例えば、前記側部フレーム１２１、１２２には、各々４個のガス流入口Ｋが形成され得る。前記ガス流入口Ｋは、前記収容空間に収納されたバッテリーモジュール１１０と対面する位置に形成され得る。
また、前記ガス排出流路Ｐは、前記ガス流入口Ｋと連通するように構成され得る。前記ガス排出流路Ｐは、前記ガス流入口Ｋへ流入した前記ガスが移動するように構成され得る。前記ガス排出流路Ｐは、前記側部フレームの長手方向に沿って延びて形成され得る。例えば、図４に示したように、前記側部フレームには、前後方向へ延びた４個のガス排出流路Ｐが形成され得る。また、前記ガス排出口Ｔは、前記ガス排出流路Ｐの端部に形成され得る。例えば、図５に示したように、第１側部フレーム１２１及び第２側部フレーム１２２の各々の後端には、ガス排出口Ｔが形成され得る。前記ガス排出口Ｔは、前記ガス排出流路Ｐの後端部に形成され得る。
図６及び図７は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部構成を概略的に示した左側斜視図及び右側斜視図である。そして、図８は、本発明の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニット及び側部フレームを概略的に示した部分斜視図である。
図２及び図５と共に、図６～図８をさらに参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパック１００のガスベントユニット１３０は、前記パックハウジング１２０の収容空間の内側に備えられ得る。前記ガスベントユニット１３０は、全体的にプレート状であり得る。即ち、前記ガスベントユニット１３０は、プレート状を用いて前記ガス流入口Ｋを密閉するように構成され得る。前記ガスベントユニット１３０は、前記ガス流入口Ｋよりも大きい大きさのプレート状であり得る。前記ガスベントユニット１３０は、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂するように構成され得る。前記ガスベントユニット１３０は、前記のように一部が破裂する場合、前記収容空間のガスが前記ガス流入口Ｋへ流入するように構成され得る。即ち、前記ガスベントユニット１３０の一部が破裂すると、前記ガス流入口Ｋが開放され得る。この際、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力がパックハウジングの外部の大気圧よりも大きいので、パックハウジング１２０の収容空間のガスが前記ガスベントユニット１３０のガス流入口Ｋへ流入し、ガス流入口Ｋへ流入したガスはさらにガス排出流路Ｐに沿って移動し、前記ガスＧは、前記ガス排出流路Ｐの末端部のガス排出口Ｔからバッテリーパック１００の外部へ排出され得る。
また、前記ガスベントユニット１３０は、プレート状であり、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂する排出ディスク１３１を備え得る。以下、排出ディスク１３１の構成について具体的に説明する。
本発明の構成によれば、本発明は、前記ガス流入口Ｋを密閉するようにプレート状となっており、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂して前記収容空間のガスが前記ガス流入口Ｋへ流入するように構成されたガスベントユニット１３０を含むことで、バッテリーパック１００の内部に収容された少なくとも一つ以上のバッテリーモジュール１１０がガス爆発などのように異常作動する場合、バッテリーモジュール１１０から排出されたガスによって前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、前記ガスベントユニット１３０が前記ガス流入口Ｋを開放し、パックハウジング１２０のガス排出流路Ｐとガス排出口Ｔによって外部へガスＧを迅速に排出可能である。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、安全性が大幅に向上できる。
また、前記側部フレーム１２１は、少なくとも一つ以上のバッテリーモジュール１１０の一側をカバーするように構成され得る。前記側部フレーム１２１は、一方向へ長く延びた形態を有し得る。例えば、図２に示したように、前記第１側部フレーム１２１及び第２側部フレーム１２２の各々、前後方向へ長く延びた形態を有し得る。
さらに、前記側部フレーム１２１は、前記ガス流入口Ｋが前記バッテリーモジュール１１０と対面する一面に形成され得る。例えば、図５のように、第１側部フレーム１２１の内側面（右側面）には４個のガスベントユニット１３０が備えられ得る。前記４個のガスベントユニット１３０は各々、４個のバッテリーモジュール１１０と対面する位置に備えられ得る。図６のように、第２側部フレーム１２２の内側面（左側面）には４個のガスベントユニット１３０が備えられ得る。前記４個のガスベントユニット１３０は各々、４個のバッテリーモジュール１１０と対面する位置に備えられ得る。
そして、前記ガス排出流路Ｐは、前記側部フレーム１２１の本体に沿って前記一方向へ長く延びるように形成され得る。例えば、前記図３に示したように、前記ガス排出流路Ｐは、前記第１側部フレーム１２１及び前記第２側部フレーム１２２の各々の前端から後端まで長く延びた形態を有し得る。
さらに、前記ガス排出口Ｔは、前記ガス排出流路Ｐの前記側部フレーム１２１の延長方向である前記一方向の端部に形成され得る。例えば、図５のように、前記第１側部フレーム１２１及び前記第２側部フレーム１２２の各々の後端部には、前記ガス排出口Ｔが形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明のバッテリーパック１００は、前記側部フレーム１２１に、ガス流入口Ｋ、ガス排出流路Ｐ及び前記ガス排出口Ｔが形成されることで、パックハウジング１２０の内部に収納されるバッテリーモジュール１１０の一側または他側を前記側部フレーム１２１によって外部衝撃から保護できるだけではなく、バッテリーモジュール１１０の異常作動時、排出されるガスを前記側部フレーム１２１を通じてバッテリーパック１００の外部へ排出し得る。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、別のガス排出部材を備えなくても、パックハウジング１２０を構成する側部フレーム１２１によって内部のガスを外部へ排出可能であるため、バッテリーパック１００の部品を簡素化してバッテリーパック１００の製造コストを減少させることができ、バッテリーパック１００の収容空間をさらに確保できるので、体積当たりの電気容量をより増やすことができる。
なお、図１～図７をさらに参照すると、本発明のバッテリーパック１００は、ガス流路キャップ１４０をさらに含み得る。前記ガス流路キャップ１４０は、前記ガス排出流路Ｐの端部を密閉するように構成され得る。前記ガス流路キャップ１４０は、底部から立ち上がった形態のプレート状であり得る。即ち、前記ガス流路キャップ１４０は、前記ガス排出流路Ｐの前記ガス排出口Ｔが位置する方向の反対方向の端部に備えられ得る。即ち、前記ガス流路キャップ１４０は、前記ガス排出流路Ｐの一端部を密閉する場合、前記ガス排出流路Ｐの他端部がガス排出口Ｔの役割を果たし得る。前記ガス流路キャップ１４０は、前記ガス排出流路Ｐを移動するガスが前記ガス排出口Ｔではなく前記ガス排出流路Ｐの前記ガス排出口Ｔが位置する方向の反対方向の端部から外部へ排出されることを防止できる。例えば、図３に示したように、前記第１側部フレーム１２１及び前記第２側部フレーム１２２の各々の前端部には、ガス流路キャップ１４０が備えられ得る。二つのガス流路キャップ１４０は、前記第１側部フレーム１２１及び前記第２側部フレーム１２２の各々のガス排出流路Ｐの前端部を密閉するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明は、前記ガス排出流路Ｐの前記ガス排出口Ｔが位置する方向の反対方向の端部を密閉するように構成されたガス流路キャップ１４０をさらに含むことで、バッテリーパック１００のガス排出口Ｔではない、意図しない箇所から内部のガスが排出されることを防止できる。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、意図された箇所（ガス排出口）から内部で発生したガスを排出できるので、バッテリーパック１００の意図しない箇所から排出されたガスによってバッテリーパック１００に隣接する他の物体または人に損傷を与えることを防止することができる。
図８は、本発明の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニット及び側部フレームを概略的に示した部分斜視図である。そして、図９は、本発明の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニットを概略的に示した後方斜視図である。
一方、図２及び図３と共に図８及び図９をさらに参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパック１００のガスベントユニット１３０は、排出ディスク１３１を備え得る。前記排出ディスク１３１は、前記ガス流入口Ｋをカバーするようにプレート状であり得る。前記排出ディスク１３１は、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部分が破裂するように構成され得る。前記排出ディスク１３１は、ボルトによって前記側部フレーム１２１に固定され得る。前記排出ディスク１３１は、厚さが薄いプレート形状であり得る。前記排出ディスク１３１は、一面は前記側部フレーム１２１の内側面と平行であり得る。前記排出ディスク１３１は、前記ガス流入口Ｋよりも大きい大きさを有し得る。前記排出ディスク１３１の外周部は、前記側部フレーム１２１に形成された前記ガス流入口Ｋの周辺部に固定され得る。例えば、図８に示したように、６個のボルトＢを用いて前記排出ディスク１３１を前記側部フレーム１２１の内側面に固定し得る。
また、前記ガスベントユニット１３０は、厚さが薄いアルミニウムまたはプラスチック素材を備え得る。しかし、前記ガスベントユニット１３０の素材が必ずしもこのような素材に限定されることではなく、前記パックハウジング１２０の内部の所定のガス圧力によって破裂する素材であれば、如何なるものであってもよい。
さらに、前記ガスベントユニット１３０は、結合プレート１３２をさらに備え得る。前記結合プレート１３２は、前記排出ディスク１３１に結合し得る。前記結合プレート１３２は、前記排出ディスク１３１の一部が他側に露出するように一部が開口された形態を有し得る。即ち、前記結合プレート１３２の開口Ｏは、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、前記排出ディスク１３１が破裂するように構成された少なくとも一部が外側に露出するように構成され得る。即ち、前記排出ディスク１３１の一部は、前記結合プレート１３２の開口Ｏによって露出するように構成され得る。また、前記結合プレート１３２の開口Ｏは、前記ガス流入口Ｋと連通するように構成され得る。前記結合プレート１３２は、前記排出ディスク１３１を前記バッテリーモジュール１１０が位置する内側へ支持するように構成され得る。例えば、図９に示したように、前記結合プレート１３２は、前記排出ディスク１３１の外側面を内側方向（バッテリーモジュールが位置する方向）へ支持するように構成され得る。この際、前記結合プレート１３２は、前記排出ディスク１３１の外周部を内側方向へ支持し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明の前記ガスベントユニット１３０は、前記排出ディスク１３１に結合し、前記排出ディスク１３１の一部が他側に露出するように一部が開口された結合プレート１３２をさらに備えることで、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、前記結合プレート１３２の開口Ｏによって露出した前記排出ディスク１３１の一部が信頼度よく破裂するように誘導できる。逆に、前記結合プレート１３２の開口されていない部分は、前記排出ディスク１３１を内側へ支持できるため、前記排出ディスク１３１の前記結合プレート１３２によって支持された部分は安定的に固定される一方、前記結合プレート１３２の開口Ｏをによって外側に露出した前記排出ディスク１３１の一部は、前記パックハウジング１２０の内部のガス発生によるガス圧力変化によって変形が起こりやすい。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、前記パックハウジング１２０の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、前記ガスベントユニット１３０が高い信頼度で開口Ｏによって露出した一部が破裂して前記収容空間のガスが前記ガス流入口Ｋへ流入するようにすることができる。
図１０は、本発明の他の一実施例によるバッテリーパックのガスベントユニットの排出ディスク及び結合プレートを概略的に示した後方斜視図である。図８及び図９と共に図１０をさらに参照すると、前記ガスベントユニット１３０は、前記排出ディスク１３１を少なくとも二つ以上備え得る。少なくとも二つ以上の前記排出ディスク１３１は、互いに積層されて配置され得る。例えば、図１０に示したように、二つの排出ディスク１３１は、互いに積層されるように配置され得る。前記二つの排出ディスク１３１は、前記結合プレート１３２の内側面に対面するように位置し得る。前記ガスベントユニット１３０は、ガス排出が行われるパックハウジング１２０の内部のガス圧力の設定された大きさに応じて前記排出ディスク１３１の個数を変更し得る。即ち、パックハウジング１２０の内部のガス圧力が相対的に大きい大きさである場合にガスベントユニット１３０の排出ディスク１３１が破裂するように設計するに際し、前記ガスベントユニット１３０は、より多い数の排出ディスク１３１を備え得る。逆に、パックハウジング１２０の内部のガス圧力が相対的に小さい大きさである場合にガスベントユニット１３０の排出ディスク１３１が破裂するように設計するに際し、前記ガスベントユニット１３０は、より少ない数の排出ディスク１３１を備え得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明は、バッテリーパック１００のガスベントユニット１３０は、外部へガスを排出するパックハウジング１２０の内部のガス圧力の設定された大きさに応じて排出ディスク１３１の個数を設定できる。これによって、本発明は、バッテリーパック１００の容量変化に応じてガス爆発に対するガス圧力値が変更される場合、新しいガスベントユニット１３０を製作することなく前記排出ディスク１３１の数を変更することで、信頼性の高いガス排出機能を発揮できる。究極的には、本発明は、安全性の高いバッテリーパック１００を低い製造コストで製造可能であるという利点を有する。
図１１は、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を概略的に示した右側面図である。
一方、図２と共に図１１をさらに参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーパック１００のバッテリーモジュール１１０は、モジュール排出ユニット１１３をさらに含み得る。前記モジュール排出ユニット１１３は、前記モジュールハウジング１１２の内部のガス圧力が所定の圧力以上である場合、前記モジュールハウジング１１２の内部のガスを前記ガスベントユニット１３０に向かって排出するように構成され得る。前記モジュール排出ユニット１１３は、例えば、前記バッテリーモジュール１１０の一側に位置し得る。例えば、図１１のように、前記モジュール排出ユニット１１３は、前記バッテリーモジュール１１０のモジュールハウジング１１２の右側に位置し得る。前記モジュール排出ユニット１１３は、前記ガスベントユニット１３０と対面するように位置し得る。
例えば、図２に示したバッテリーパック１００は、８個のバッテリーモジュール１１０を備えている。この際、バッテリーパック１００の左右方向の中心を基準にして左側に配置された４個のバッテリーモジュール１１０は各々、モジュールハウジング１１２の左側に位置するモジュール排出ユニット１１３を備え得る。そして、残りの右側に配置された４個のバッテリーモジュール１１０は各々、モジュールハウジング１１２の右側に位置するモジュール排出ユニット１１３を備え得る。
また、前記モジュール排出ユニット１１３は、例えば、前記モジュールハウジング１１２の内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、一部が開口を形成するか、または一部が開放されるように構成され得る。例えば、前記モジュール排出ユニット１１３は、前記モジュールハウジング１１２に形成された開口を密閉し、所定の圧力以上の圧力を受けると開放されるベンティングキャップ１１３ａを備え得る。ここで、ベンティングキャップ１１３ａは、通常、内圧によって外部へガスを排出する公知のベンティング装置が適用され得る。これによって、前記ベンティングキャップ１１３ａについての具体的な説明は省略する。
図１２は、本発明の他の一実施例によるバッテリーパックの一部構成の部分斜視図である。
図２と共に図１２を参照すると、本発明の他の一実施例によるバッテリーパック１００は、図２のバッテリーパック１００と比較して、ガイド部材１５０をさらに含み得る。その外の他の構成は、図２のバッテリーパック１００の構成と同一であり得る。
具体的には、前記ガイド部材１５０は、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスの移動方向をガイドするように構成され得る。前記ガイド部材１５０は、前記ガスベントユニット１３０の外周部に位置し得る。前記ガイド部材１５０は、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスが前記ガスベントユニット１３０が位置する方向へ移動方向を転換するように誘導し得る。このために、前記ガイド部材１５０は、前記ガスベントユニット１３０の外周部から延びた構造を有し得る。前記ガイド部材１５０の延びた構造は、前記ガスベントユニット１３０の外周部から外側方向へ傾いた形態を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明は、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスの移動方向をガイドするように前記ガスベントユニット１３０の外周部に位置したガイド部材１５０をさらに含むことで、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスが前記ガスベントユニット１３０に向かって移動するように誘導できる。即ち、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスが他の箇所へ広がることなく前記ガスベントユニット１３０へ移動する量をさらに増やすことができる。これによって、本発明のバッテリーモジュール１１０は、より高い信頼度で前記ガスベントユニット１３０が開放され、発生した高温のガスを速かに外部へ排出できる。これによって、バッテリーパック１００の他のバッテリーモジュール１１０への影響を減らすことで、二次爆発や二次熱暴走の発生を防止することができる。
図２及び図１１と共に図１２をさらに参照すると、前記ガイド部材１５０は、前記バッテリーモジュール１１０に向かって延びた管形状１５１からなり得る。例えば、図１２のように、前記ガイド部材１５０は、前記ガスベントユニット１３０の外周部から前記バッテリーモジュール１１０の前記モジュール排出ユニット１１３に向かって延びた管形状１５１からなり得る。前記ガイド部材１５０の管形状１５１は、前記バッテリーモジュール１１０が位置する方向へ進むほど次第に管径が大きくなる形態を有し得る。即ち、前記ガイド部材１５０は、延びた方向へ次第に広がるテーパー構造を有する管形状１５１であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明は、前記ガイド部材１５０は、前記バッテリーモジュール１１０に向かって延びた管形状１５１であり、前記モジュール排出ユニット１１３に近くなるほど前記管形状１５１の管径が大きくなるように構成されることで、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスが前記ガスベントユニット１３０に向かって移動するように誘導できる。即ち、前記バッテリーモジュール１１０から排出されたガスが他の箇所へ広がることなく前記ガスベントユニット１３０へ移動する量を増加させることができる。これによって、本発明のバッテリーモジュール１１０は、より高い信頼度で前記ガスベントユニット１３０が開放され、発生した高温のガスを速かに外部へ排出できる。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、いずれか一つのバッテリーモジュール１１０から排出されたガスが他のバッテリーモジュール１１０へ流入することによる二次爆発や二次熱暴走の発生を防止することができる。
図１３は、本発明の一実施例による自動車を概略的に示した斜視図である。
図１と共に図１３を参照すると、本発明の一実施例による自動車１０は、少なくとも一つ以上の前記バッテリーパック１００を含み得る。前記自動車は、例えば、少なくとも一つ以上の前記バッテリーモジュールを搭載したバッテリーパック１００を収容する収容空間を有する車体を含み得る。例えば、前記自動車は、電気自動車、電気スクーター、電動車椅子または電気バイクなどであり得る。
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、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持つ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。
１０ 自動車
１００ バッテリーパック
１１０ バッテリーモジュール
１１１ バッテリーセル
１１１ａ 電極端子
１１２ モジュールハウジング
１１３ モジュール排出ユニット
１１３ａ ベンティングキャップ
１２０ パックハウジング
１２１ 側部フレーム（第１側部フレーム）
１２２ 側部フレーム（第２側部フレーム）
１２３ 後方カバー
１２４ 前方カバー
１２５ 上部プレート
１２６ 基部プレート
１３０ ガスベントユニット
１３１ 排出ディスク
１３２ 結合プレート
１４０ ガス流路キャップ
１５０ ガイド部材
１５１ 管形状
Ｂ ボルト
Ｇ ガス
Ｋ ガス流入口
Ｏ 開口
Ｐ ガス排出流路
Ｔ ガス排出口

Claims (10)

  1. 少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールと、
    少なくとも一つ以上の前記バッテリーモジュールを収容する収容空間が形成されたパックハウジングであって、前記収容空間で発生したガスが流入するように構成されたガス流入口、前記ガス流入口と連通し、流入した前記ガスが移動するように構成されたガス排出流路、及び前記ガス排出流路の端部に形成されたガス排出口を備えたパックハウジングと、
    前記ガス流入口を密閉するようにプレート状となっており、前記パックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂して前記収容空間のガスが前記ガス流入口へ流入するように構成されたガスベントユニットと、を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記パックハウジングは、
    少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールの一側をカバーするように一方向へ長く延びた形態を有する側部フレームを備え、
    前記側部フレームは、
    前記ガス流入口が前記バッテリーモジュールと対面する一面に形成され、
    前記ガス排出流路が本体に沿って前記一方向へ長く延びるように形成され、
    前記ガス排出口が前記一方向の端部に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。
  3. 前記側部フレームは、
    プレート状であり、前記ガス排出流路の前記ガス排出口が位置する方向の反対方向の端部を密閉するように構成されたガス流路キャップをさらに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. 前記ガスベントユニットは、
    前記ガス流入口をカバーするようにプレート状となっており、前記パックハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、少なくとも一部が破裂するように構成された排出ディスクを備えることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
  5. 前記ガスベントユニットは、
    前記排出ディスクに結合し、前記排出ディスクの一部が他側に露出するように一部が開口した結合プレートをさらに備え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. 前記ガスベントユニットは、
    前記排出ディスクを少なくとも二つ以上備え、
    少なくとも二つ以上の前記排出ディスクは互いに積層されたことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記バッテリーモジュールは、
    少なくとも一つ以上のバッテリーセルと、
    前記バッテリーセルを内部に収容するモジュールハウジングと、
    前記モジュールハウジングの内部のガス圧力が所定の圧力以上になると、前記モジュールハウジングの内部のガスを前記ガスベントユニットに向かって排出するように構成されたモジュール排出ユニットと、を備え、
    前記モジュール排出ユニットは、
    前記モジュールハウジングの一側に備えられ、
    前記ガスベントユニットと対面するように位置す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。
  8. 前記バッテリーモジュールから排出されたガスの移動方向をガイドするように前記ガスベントユニットの外周部に位置したガイド部材をさらに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。
  9. 前記ガイド部材は、
    前記バッテリーモジュールに向かって延びた管形状となっており、前記バッテリーモジュールに近くなるほど前記管形状の管径が大きくなるように構成されたことを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
  10. 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を含むことを特徴とする、自動車。
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