JP2023551230A - バッテリーパック、電動車椅子及び自動車 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023551230000001
本発明によるバッテリーパックは、複数の電池セルの各々の内部圧力が所定の圧力以上に高くなる場合、内部圧力によって内部物質が外部へ噴出されるように構成された複数の電池セルと、複数の電池セルの各々の内部物質が少なくとも一方向へ排出されるように複数の電池セルを収納するように構成されたセルフレームと、複数の電池セルの少なくとも一側をカバーするように構成され、少なくとも一部分がセルフレームと所定の距離で離隔して内部物質が移動する移動通路を形成するように構成された少なくとも一つ以上のガイドカバーと、セルフレームを内部に収容する収容空間を有し、移動通路の末端と対面する一部分が前記内部物質によって穿孔されるように構成された排出部が備えられたパックハウジングと、を含む。

Description

本発明は、バッテリーパック、電動車椅子及び自動車に関し、より詳しくは、電池セルの火事や爆発に対する安全性を高めたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０２１年１月１１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０００３１９８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活発に進行しつつある。
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。
なお、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に内蔵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内蔵されているパウチ型二次電池と、に分けられる。
特に、最近、バッテリーパックから電源を受けて作動する電動モーターの回転力によって移動する移動手段または移動装置などが増加するにつれ、このような移動手段または移動装置などに適用されるバッテリーパックに対しても、その需要が増加しつつある。
しかし、このようなバッテリーパックは、複数の電池セルを備えていることから、複数の電池セルの少なくとも一部で火事や爆発が発生する場合、火炎と高温のガスが排出され、バッテリーパックの内部またはバッテリーパックの外部の装置構成を損傷させるか、またはバッテリーパックが搭載された移動手段または移動装置に搭乗した使用者がけがするなどの被害が発生していた。そこで、バッテリーパックの火事やガス爆発に対して安全性を向上させ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、電池セルの火事や爆発に対する安全性を高めたバッテリーパック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、複数の電池セルの各々の内部圧力が所定の圧力以上に高くなる場合、前記内部圧力によって内部物質が外部へ噴出されるように構成された複数の電池セルと、前記内部物質が少なくとも一方向へ排出されるように前記複数の電池セルを収納するように構成されたセルフレームと、前記複数の電池セルの少なくとも一側をカバーするように構成され、少なくとも一部分が前記セルフレームと所定の距離で離隔して前記内部物質が移動する移動通路を形成するように構成された少なくとも一つ以上のガイドカバーと、前記セルフレームを内部に収容する収容空間を有し、前記移動通路の末端と対面する一部分が前記内部物質によって穿孔されるように構成された排出部が備えられたパックハウジングと、を含む。
前記排出部は、前記パックハウジングの一部分が、隣接する他の部分よりも相対的に薄い厚さに形成され得る。
ひいては、前記セルフレームは、前記ガイドカバーの外周部を囲むように突出したスクリーンリブが形成され、
前記ガイドカバーは、前記スクリーンリブと対面し、外周部から内側方向へ折り曲げられるように延びた折曲部が備えられ得る。
さらに、前記排出部は、所定の温度以上で溶融する素材を備え得る。
そして、前記移動通路に備えられ、前記複数の電池セルの前記内部物質が排出される一側をカバーするように延びたカバーフィルムをさらに含み得る。
さらに、前記セルフレームは、前記ガイドカバーに向かって突出し、前記移動通路に沿って延びた少なくとも一つ以上の区画リブが備えられ得る。
そして、前記ガイドカバーは、前記複数の電池セルのうち少なくとも一部と対応する位置に形成され、前記電池セルから排出された内部物質の移動方向を一方向へ転換するように構成されたガイドリブが備えられ得る。
また、前記バッテリーパックは、前記複数の電池セルの充放電を制御するように構成されたＢＭＳモジュールをさらに含み、
前記ＢＭＳモジュールを前記ガイドカバーの前記複数の電池セルと対向する一側の反対側である他側に搭載し、
前記ガイドカバーは、前記複数の電池セルと対向する一側に、一部分が残りの部分よりも相対的に厚く形成された補強部が備えられ得る。
なお、上記の課題を達成するための本発明による電動車椅子は、前記バッテリーパックを少なくとも一つ以上含み得る。
また、上記の目的を達成するための本発明による自動車は、前記バッテリーパックを少なくとも一つ以上含み得る。
本発明の一面によると、本発明のバッテリーパックは、ガイドカバーと排出部が備えられたパックハウジングを含むので、複数の電池セルの異常挙動（熱暴走、爆発）などによって内部物質が排出される場合、排出された内部物質（ガス、火炎など）が、設定された移動通路に沿って移動し、移動通路の末端に位置したパックハウジングの排出部から外部へ排出されることが可能である。これによって、本発明のバッテリーパックは、発生した高温のガスと火炎が移動通路によって意図された方向へ移動可能になっており、バッテリーパック内部の他の部品の損傷を防止することができる。さらに、本発明のバッテリーパックは、高温のガスと火炎がバッテリーパックと隣接する外部装置や使用者への被害が最小化される位置へ排出されるように構成することが可能であるため、バッテリーパックの安全性を効果的に高めることができる。
本発明は、パックハウジングの一部分が、隣接する他の部分に比べて相対的に薄い厚さに形成された排出部を備えるので、追加的な部材や制御がなくても、複数の電池セルの熱暴走や爆発によって排出された高温のガスや火炎によって自ら穿孔され、内部物質を効果的に外部へ排出可能である。これによって、本発明のバッテリーパックは、追加の部品を備えなくても複数の電池セルの熱暴走や火事及び爆発などに対する安全性を高めることができる。究極的には、バッテリーパックの製造コストを節減することができる。
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の内部構成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内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電池セル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を図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断した様子を概略的に示した部分垂直断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを概略的に示した底面斜視図である。 本発明の他の一実施例によるバッテリーパックを切断した一部を概略的に示した部分垂直断面図である。 本発明のさらに他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。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックを切断した一部を概略的に示した部分垂直断面図である。 本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックのガイドカバーを概略的に示した左側面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの他のガイドカバー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または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じた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の内部構成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内部構成を概略的に示した左側斜視図である。図４は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの電池セルを概略的に示した断面図である。そして、図５及び図６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右側斜視図及び左側斜視図である。参考までに、図１のＸ軸矢印、Ｙ軸矢印、及びＺ軸矢印は各々、右方、後方及び上方を意味する。
図１～図６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２００は、複数の電池セル１１０、セルフレーム１２０、少なくとも一つのガイドカバー１３０及びパックハウジング１４０を含む。
なお、図２及び図４を参照すると、前記複数の電池セル１１０は、円筒形の電池セル１１０であり得る。前記電池セル１１０は、電極組立体１１６、電解液（図示せず）、電池缶１１２、及びキャップ組立体１１３を備え得る。
前記電極組立体１１６は、正極と負極との間にセパレーターが介在された状態で巻き取られた構造を有し得る。正極板には、正極タブ１１４が取り付けられてキャップ組立体１１３に接続され、負極板には負極タブ１１５が取り付けられて電池缶１１２の下端に接続され得る。
前記電池缶１１２は、内部に空間が形成され、電極組立体１１６を収納し得る。特に、前記電池缶１１２は円筒形であって、上端が開放されるように構成され得る。また、前記電池缶１１２は、剛性などの確保のために、スチールやアルミニウムのような金属材質から構成され得る。そして、前記電池缶１１２は、下端に負極タブが取り付けられ、電池缶１１２の下部だけでなく、電池缶１１２自体が負極端子として機能し得る。
また、前記電池セル１１０は、一端部及び他端部に各々、電極端子１１１が位置し得る。例えば、いずれか一つの電池セル１１０の左側端には、正極端子が形成され、右側端には負極端子が形成され得る。他の一つの電池セル１１０は、正極端子と負極端子が、前述した電池セル１１０の正極端子と負極端子の位置と反対位置に形成され得る。複数の電池セル１１０は、金属素材を備えた接続プレート１５０によって電気的に接続され得る。前記複数の電池セル１１０は、前記接続プレート１５０によって電気的に直列、または並列、または、直列及び並列に接続され得る。例えば、前記接続プレート１５０は、複数個がセルフレーム１２０の左側面及び右側面に各々搭載され得る。
図２に示したように、４個の接続プレート１５０がセルフレーム１２０の右側面に搭載され得る。また、図３に示したように、４個の接続プレート１５０がセルフレーム１２０の左側面に搭載され得る。
図４をさらに参照すると、前記キャップ組立体１１３は、電池缶１１２の上端開放部に結合し、電池缶１１２の開放端を密閉し得る。このようなキャップ組立体１１３は、電池缶１１２の形態に応じて円形または角形などの形態を有することができ、上キャップＣ１、ベントユニットＣ２及びガスケットＣ３などの下位構成を含み得る。
ここで、上キャップＣ１は、キャップ組立体１１３の最上部に位置し、上方へ突出した形態で構成され得る。特に、このような上キャップＣ１は、電池セル１１０で正極端子（電極端子）１１１として機能できる。これによって、上キャップＣ１は、外部装置、例えば、図２の接続プレート１５０などによって他の電池セル１１０や充電装置と電気的に接続され得る。このような上キャップＣ１は、例えば、ステンレススチールやアルミニウムのような金属材質から形成され得る。このような上キャップＣ１は、電池セル１１０に深刻な爆発や火事が発生する場合、少なくとも一部が破裂するか、または電池缶１１２から外部へ脱離することで電池缶１１２が開放され得る。
また、前記複数の電池セル１１０は各々、内部圧力が所定の圧力以上に高くなる場合、前記内部圧力によって内部物質が外部へ噴出されるように構成され得る。例えば、前記内部物質は、電池セル１１０の内部で発生したガス、及び火炎であり得る。また、前記内部物質は、例えば、電極組立体の破片及び電解液などであり得る。例えば、前記ベントユニットＣ２は、電池セル１１０の内圧、即ち電池缶１１２の内部圧力が所定の水準以上に増加する場合、前記ベントユニットＣ２の形態が変形（破断）され、電池缶１１２の内部のガスを上キャップＣ１の開口Ｄから外部へ排出するように構成され得る。ここで、前記内部圧力の所定の水準は、２気圧以上であり得る。
さらに、前記ガスケットＣ３は、上キャップＣ１及びベントユニットＣ２の周縁部が電池缶１１２と絶縁されるように電気絶縁性の材質からなり得る。
一方、前記キャップ組立体１１３は、電流遮断部材Ｃ４をさらに含み得る。前記電流遮断部材Ｃ４は、ＣＩＤ（電流遮断デバイス（Current Interrupt Device））とも呼ばれ、ガス発生によって電池の内圧が増加してベントユニットＣ２の形状が逆転すると、ベントユニットＣ２と電流遮断部材Ｃ４の接触が切れるか、または電流遮断部材Ｃ４が破損され、ベントユニットＣ２と電極組立体１１６との電気的接続が遮断され得る。
このような円筒形の電池セル１１０の構成は、本発明の出願時点において当業者にとって公知であるので、本明細書においては、より詳細な説明を省略する。また、図２に円筒形の電池セル１１０の一例を示したが、本発明によるバッテリーパック１００は、特定形態の円筒形の電池セル１１０の構成に限定されない。即ち、本発明の出願時点における公知の多様な形態の電池セル１１０が本発明によるバッテリーパック１００に採用され得る。
図２及び図３をさらに参照すると、前記セルフレーム１２０は、第１フレーム１２１及び第２フレーム１２２を備え得る。前記第１フレーム１２１及び前記第２フレーム１２２は、互いに対面する側部が互いに結合し得る。前記セルフレーム１２０は、前記複数の電池セル１１０を内部に収容するように構成され得る。前記第１フレーム１２１及び第２フレーム１２２は各々、前記複数の電池セル１１０の一部分が挿入されるように構成された複数の中空Ｏが形成され得る。前記セルフレーム１２０は、前記内部物質が少なくとも一方向へ排出されるように前記複数の電池セル１１０を収納するように構成され得る。前記セルフレーム１２０は、複数の露出口１２５が備えられ得る。前記複数の露出口１２５は各々、複数の電池セル１１０の各々の電極端子１１１が外部に露出するように前記セルフレーム１２０の一部が穿孔されて形成され得る。例えば、図２及び図３に示したように、前記第１フレーム１２１の左側面及び前記第２フレーム１２２の右側面に各々、複数の露出口１２５が備えられ得る。
また、図４、図５、及び図６をさらに参照すると、少なくとも一つ以上の前記ガイドカバー１３０は、前記複数の電池セル１１０の少なくとも一側をカバーするように構成され得る。特に、前記複数の電池セル１１０の各々のベントユニットＣ２が位置した一側部をカバーするように構成され得る。例えば、前記ガイドカバー１３０は、前記複数の電池セル１１０が収容された前記セルフレーム１２０の複数の露出口１２５をカバーするように構成され得る。
図７は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断した様子を概略的に示した部分垂直断面図である。
図１、図５、及び図６と共に、図７を参照すると、前記ガイドカバー１３０は、少なくとも一部分が前記セルフレーム１２０と所定の距離で離隔して移動通路Ｐを形成するように構成され得る。前記移動通路Ｐは、前記複数の電池セル１１０の各々から排出された前記内部物質Ｓが移動するように構成され得る。例えば、図７のように、前記ガイドカバー１３０は、一部分が前記セルフレーム１２０の左側面と所定の間隔で離隔してガスや火炎が移動可能な移動通路Ｐを形成し得る。
また、前記ガイドカバー１３０は、例えば、ナイロン及びガラス繊維の少なくとも一つ以上を備え得る。例えば、前記ガイドカバー１３０は、ポリアマイド（７５ｗｔ％）とガラス繊維（２５ｗｔ％）が互いに混合された素材を備え得る。または、前記ガイドカバー１３０は、雲母（mica）素材を備え得る。前記ガイドカバー１３０は、雲母シートを備え得る。
図８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底面斜視図である。
また、図７及び図８を参照すると、前記パックハウジング１４０は、前記セルフレーム１２０を内部に収容する収容空間を有し得る。前記パックハウジング１４０は、前記複数の電池セル１１０の各々から排出された内部物質Ｓが外部へ排出されるように構成された排出部１４１を備え得る。前記排出部１４１は、前記パックハウジング１４０の外壁の一部分であり得る。また、前記排出部１４１は、前記移動通路Ｐの末端と対面する前記パックハウジング１４０の一部分に備えられ得る。前記排出部１４１は、例えば、パックハウジング１４０の下部に形成され得る。前記パックハウジング１４０は、前記排出部１４１が複数形成され得る。例えば、図８に示したように、前記パックハウジング１４０の下部には、８個の排出部１４１が所定の間隔で離隔して形成され得る。しかし、パックハウジング１４０の排出部１４１が必ずしもこのような形態のみに形成されことではなく、前記移動通路Ｐの末端と対面する部分であれば、どこでも形成され得る。例えば、前記複数の排出部１４１は、所定の間隔で離隔した形態ではなく、前後方向へ長く延びて互いに連結された形態を有し得る。
そして、前記パックハウジング１４０は、前記内部物質Ｓによって穿孔されるように構成された排出部１４１が備えられ得る。例えば、前記排出部１４１は、所定の温度以上のガスや火炎によって一部が溶融することで穿孔されるように構成され得る。前記所定の温度は、例えば、３１０℃以上であり得る。また、前記排出部１４１は、前記パックハウジング１４０の内部に所定の圧力以上に内圧が発生する場合、穿孔されるように構成され得る。例えば、前記排出部１４１は、前記パックハウジング１４０の内圧が２気圧以上になると、穿孔されるように構成され得る。例えば、前記パックハウジング１４０は、ポリカーボネート素材を備え得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明のバッテリーパック１００は、ガイドカバー１３０と排出部１４１が備えられたパックハウジング１４０を含むので、複数の電池セル１１０の異常挙動（熱暴走、爆発）などによって内部物質Ｓが排出される場合、排出された内部物質Ｓ（ガス、火炎など）が、設定された移動通路Ｐに沿って移動し、移動通路Ｐの末端に位置した前記パックハウジング１４０の排出部１４１から外部へ排出され得る。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、発生した高温のガスや火炎が移動通路Ｐを通して意図した方向へ移動可能になることにより、バッテリーパック１００の内部の他の部品の損傷を防止することができる。さらに、本発明のバッテリーパック１００は、高温のガスや火炎がバッテリーパック１００と隣接する外部装置や使用者への被害が最小化する位置へ排出されるように構成可能であるので、バッテリーパック１００の安全性を効果的に向上させることができる。
図７及び図８をさらに参照すると、前記排出部１４１は、前記パックハウジング１４０の一部分が、隣接する他の部分よりも相対的に薄い厚さに形成された部分であり得る。例えば、前記排出部１４１は、外壁の厚さが０．５ｍｍ～１ｍｍであり得る。前記排出部１４１の隣接する他の部分の外壁の厚さは、約３ｍｍであり得る。即ち、前記排出部１４１は、隣接する他の部分に比べて相対的に薄い外壁を有するように形成されるので、高温のガスや火炎によって隣接する他の部分よりも先に溶融し、溶融した部分が外部へ流失することで開口が形成され得る。前記排出部１４１は、形成された開口から内部物質Ｓ（ガス、火炎）を外部へ排出し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記パックハウジング１４０の一部が、隣接する他の部分に比べて相対的に薄い厚さに形成された排出部１４１を備えるので、追加的に部材を備えるか、または制御を行わなくても、前記複数の電池セル１１０の熱暴走や爆発によって排出された高温のガスや火炎によって自ら穿孔され、内部物質Ｓを効果的に外部へ排出可能である。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、追加の部品を備えなくても、複数の電池セル１１０の熱暴走や火事及び爆発などに対する安全性を高めることができる。究極的には、バッテリーパック１００の製造コストを節減することができる。
図５～図７をさらに参照すると、前記セルフレーム１２０には、スクリーンリブ１２３が備えられ得る。前記スクリーンリブ１２３は、前記複数の電池セル１１０から排出された内部物質Ｓが前記排出部１４１が位置する方向とは反対方向へ移動することを阻止するように構成され得る。前記スクリーンリブ１２３は、前記ガイドカバー１３０の外周部を囲むように突出した形態を有し得る。また、前記スクリーンリブ１２３は、前記排出部１４１と対面する前記ガイドカバー１３０の端部（下端部）を除いた前記ガイドカバー１３０の残りの外周面を囲むように突出して形成され得る。例えば、図５に示したように、前記スクリーンリブ１２３は、前記セルフレーム１２０の左側端及び右側端に各々形成され得る。右側端に形成された前記スクリーンリブ１２３は、右側に備えられた前記ガイドカバー１３０Ｂの上端、後端、及び前端をカバーするように複数個が形成され得る。左側端に形成された前記スクリーンリブ１２３は、左側に備えられた前記ガイドカバー１３０Ａの上端、後端、及び前端をカバーするように複数個が形成され得る。
また、前記ガイドカバー１３０には、前記スクリーンリブ１２３と対面するように位置した折曲部１３２が備えられ得る。前記ガイドカバー１３０は、前記複数の電池セル１１０の一側をカバーするプレート状であり得る。前記折曲部１３２は、前記ガイドカバー１３０のプレート状の外周部から内側方向（電池セル１１０が位置する方向）へ折り曲げられるように延びて形成され得る。前記折曲部１３２は、前記複数の電池セル１１０から排出された内部物質Ｓが前記ガイドカバー１３０の上部、前方、及び後方へ移動せず、下部へ移動するように内部物質Ｓの移動をガイドするように構成され得る。例えば、図５のように、右側に位置した前記ガイドカバー１３０Ｂの上端、前端、及び後端には、前記電池セル１１０が位置する内側方向へ折り曲げられるように延びて折曲部１３２が備えられ得る。例えば、図６のように、左側に位置した前記ガイドカバー１３０Ａの上端、前端、及び後端には、前記電池セル１１０が位置する内側方向へ折り曲げられるように延びた折曲部１３２が備えられ得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記セルフレーム１２０にはスクリーンリブ１２３が形成され、前記ガイドカバー１３０には折曲部１３２が備えられるので、前記複数の電池セル１１０のいずれか一つで熱暴走によるガス爆発及び火事などが発生した場合、電池セル１１０の外部へ排出された内部物質Ｓ（ガス、火炎）が前記セルフレーム１２０のスクリーンリブ１２３と前記ガイドカバー１３０の折曲部１３２によって前記パックハウジング１４０の排出部１４１に向かって移動し得る。これによって、高温のガスや火炎などが意図した位置へ移動及び排出され、バッテリーパック１００の内部の他の部品の損傷を減らし、バッテリーパック１００の近くに位置する外部装置及び使用者などへの高温のガスや火炎の伝達を防止することができる。
図９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を切断した様子を概略的に示した部分垂直断面図である。
図８と共に図９をさらに参照すると、本発明の他の一実施例によるバッテリーパック１００は、図７のバッテリーパック１００と比較して、排出部１４１が所定の温度以上で溶融する素材１４１ａを備え得る。
具体的には、図９のバッテリーパック１００のパックハウジング１４０に備えられた排出部１４１は、少なくとも一部分に所定の温度以上で溶融する素材１４１ａを備え得る。前記素材は、所定の温度以上で溶融する金属であり得る。例えば、前記素材は、融点が約３２７℃である鉛（ｐｂ）、融点が約４２０℃である亜鉛（Ｚｎ）及び融点が約４５０℃であるテルリウムのうち少なくとも一つ以上を備え得る。例えば、前記所定の温度は、３２７℃以上であり得る。
即ち、前記排出部１４１は、前記パックハウジング１４０の内部が所定の温度以上に上昇する場合、または前記排出部１４１が高温のガスや火炎と接触する場合、少なくとも一部が溶融して穿孔され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ると、本発明は、所定の温度以上で溶融する素材１４１ａを備えるので、高温のガスや火炎が発生した場合、前記パックハウジング１４０の排出部１４１が溶融しながら穿孔され、前記高温のガスや火炎が外部へ排出可能である。これによって、本発明のバッテリーパック１００は、発生した高温のガスや火炎がパックハウジング１４０の意図された部分及び方向へ排出されることで、高温のガスや火炎がバッテリーパック１００と隣接する外部装置や使用者に及ぼす被害を最小化することができる。究極的には、本発明のバッテリーパック１００の安全性を効果的に向上させることができる。
図１０は、本発明のさらに他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。そして、図１１は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックを切断した一部を概略的に示した部分垂直断面図である。
図２及び図３と共に図１０及び図１１をさらに参照すると、本発明のさらに他の一実施例による図１０のバッテリーパックは、図２のバッテリーパック１００の構成と比較する場合、カバーフィルム１６０をさらに含み得る。具体的には、前記カバーフィルム１６０は、前記複数の電池セル１１０の前記内部物質Ｓが排出される一側をカバーするように構成され得る。前記カバーフィルム１６０は、前記複数の電池セル１１０の一側をカバーするように上下前後方向へ延びた形態を有し得る。前記カバーフィルム１６０は、前記接続プレート１５０の外面に付加され得る。例えば、前記カバーフィルム１６０は、前記接続プレート１５０の外面に取り付けられ得る。または、前記カバーフィルム１６０は、前記セルフレーム１２０の前記接続プレート１５０が搭載される部分に対応する大きさを有し得る。前記カバーフィルム１６０は、前記セルフレーム１２０の露出口をカバーするように構成され得る。
前記カバーフィルム１６０は、電気絶縁性の素材を備え得る。前記カバーフィルム１６０は、例えば、ポリエチレンフィルムであり得る。前記カバーフィルム１６０は、前記ガイドカバー１３０と前記セルフレーム１２０の間の離隔空間に位置し得る。即ち、前記カバーフィルム１６０は、前記移動通路Ｐ内において前記複数の電池セル１１０が位置する内側に備えられ得る。
また、前記カバーフィルム１６０は、前記複数の電池セル１１０のうちいずれか一つで高温のガスや火炎が噴出される場合、一部が破裂して穿孔されるように構成され得る。逆に、前記カバーフィルム１６０は、前記複数の電池セル１１０のうち、火事やガス爆発が発生していない電池セル１１０と対面する部分は穿孔されなくてもよい。即ち、前記カバーフィルム１６０は、前記複数の電池セル１１０のベントユニットＣ２が形成された一側と対面するように配置され得る。そして、前記カバーフィルム１６０を貫通した高温のガスや火炎は、前記移動通路Ｐに沿って移動し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記複数の電池セル１１０の前記内部物質Ｓが排出される一側をカバーするように構成されるので、前記複数の電池セル１１０のうちいずれか一つで高温のガスや火炎が噴出される場合、前記高温のガスや火炎が前記移動通路Ｐへ移動できるように一部が破裂し得る。そして、本発明の前記カバーフィルム１６０は、前記移動通路Ｐを通して移動中である高温のガスや火炎が前記複数の電池セル１１０のうち火事や爆発が発生していない残りの他の電池セル１１０へ流入することを防止できる。究極的には、バッテリーパック１００の安全性を効果的に向上させることができる。
一方、図２及び図３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のセルフレーム１２０は、少なくとも一つ以上の区画リブ１２４を備え得る。前記区画リブ１２４は、前記複数の電池セル１１０のうちいずれか一つ以上でガス爆発や火事が発生した場合、他の電池セル１１０への高温のガスや火炎の移動を阻止できる。そして、発生した前記ガスや火炎は、前記区画リブ１２４によって排出部１４１が位置する下方へ移動するように誘導され得る。前記区画リブ１２４は、前記ガイドカバー１３０に向かって突出した形態を有し得る。前記区画リブ１２４は、前記移動通路Ｐに沿って延び得る。例えば、図２及び図３に示したように、前記セルフレーム１２０の右側面には３個の区画リブ１２４が備えられ、左側面には３個の区画リブ１２４が備えられ得る。前記６個の区画リブ１２４は、上下方向へ延びた形態を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、前記ガイドカバー１３０に向かって突出し、前記移動通路Ｐに沿って延びた少なくとも一つ以上の区画リブ１２４を備えるので、前記移動通路Ｐを通して移動中である高温のガスや火炎が前記複数の電池セル１１０のうち火事や爆発が発生していない残りの他の電池セル１１０へ流入することを防止できる。究極的には、バッテリーパック１００の安全性を効果的に向上させることができる。
図１２は、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパックのガイドカバーを概略的に示した左側面図である。
図７と共に図１２を参照すると、本発明のさらに他の一実施例によるバッテリーパック１００のガイドカバー１３０は、図５のガイドカバー１３０と比較する場合、ガイドリブ１３１をさらに備え得る。さらに他の一実施例によるバッテリーパック１００は、図１のバッテリーパック１００のその他の残りの構成と同一であり得る。
具体的には、図１２のガイドカバー１３０には、複数のガイドリブ１３１が備えられ得る。前記ガイドリブ１３１は、前記電池セル１１０から排出された内部物質Ｓの移動方向を一方向へ転換するように構成され得る。前記ガイドリブ１３１は、前記複数の電池セル１１０のうち少なくとも一部と向かい合う一面に形成されるように構成され得る。前記ガイドカバー１３０は、前記ガイドリブ１３１を少なくとも一つ以上備え得る。例えば、前記ガイドリブ１３１は、前記複数の電池セル１１０のうち、内部物質Ｓが排出される一側と対応するように位置し得る。
また、前記ガイドリブ１３１は、前記電池セル１１０から噴出された内部物質Ｓが、前記排出部１４１が位置する方向へ移動方向を転換できるように構成され得る。前記ガイドリブ１３１は、左側から見た場合、下部が開放された円弧形状を有し得る。前記ガイドリブ１３１の下部が開放された円弧形状によって、前記電池セル１１０から噴出したガスと火炎の移動方向が下部へ転換され得る。例えば、図１２に示したように、前記ガイドカバー１３０には、１２個のガイドリブ１３１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ると、本発明は、前記ガイドカバー１３０に前記電池セル１１０から排出された内部物質Ｓの移動方向を一方向へ転換するように構成されたガイドリブ１３１が備えられるので、前記電池セル１１０から噴出された内部物質Ｓを、前記排出部１４１が位置する方向へ移動方向が転換されるように誘導可能であるので、図１のバッテリーパック１００と比較して、噴出されたガスや火炎が前記排出部１４１に向かって移動するようにさらに効果的に制御可能である。
図１３は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの他のガイドカバーを概略的に示した斜視図である。
図６及び図７と共に図１３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、ＢＭＳモジュール１７０をさらに含み得る。前記ＢＭＳモジュール１７０は、前記複数の電池セル１１０の充放電を制御するように構成され得る。その他、前記バッテリーパック１００は、電流センサー、ヒューズなどをさらに含み得る。
また、前記バッテリーパック１００は、二つ以上のガイドカバー１３０を備え得る。前記二つ以上のガイドカバー１３０のうちいずれか一つのガイドカバー１３０には、ＢＭＳモジュール１７０が搭載されるＢＭＳ搭載部が備えられ得る。例えば、前記ＢＭＳモジュール１７０は、前記ガイドカバー１３０の前記複数の電池セル１１０と対向する一側の反対側である他側に形成されたＢＭＳ搭載部１３６に搭載され得る。
また、前記ガイドカバー１３０には、複数の電池セル１１０と対向する一側に補強部１３５が備えられ得る。前記補強部１３５は、前記ガイドカバー１３０の一側面において一部分が残りの部分よりも相対的に厚く形成された部分であり得る。即ち、前記補強部１３５は、前記ガイドカバー１３０の一側面で前記複数の電池セル１１０を向かって隆起した一部分であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によると、本発明は、ＢＭＳモジュール１７０が搭載されるガイドカバー１３０に補強部１３５が備えられることにより、セルフレーム１２０に搭載された複数の電池セル１１０に爆発や火事が発生した場合、前記ガイドカバー１３０によって前記ＢＭＳモジュール１７０がガスや火炎に露出することを避けることができ、高温のガスや火炎からの熱伝達を最小化できるので、ＢＭＳモジュール１７０の損傷または誤作動を最小化することができる。
一方、本発明の一実施例による電動車椅子（図示せず）は、上述したバッテリーパック１００を少なくとも一つ以上含む。ここで、電動車椅子とは、電動モーターが駆動する力によって車輪を回転させて移動可能な車椅子を意味する。前記電動車椅子は、複数のバッテリーパック１００を収納するための収納空間が備えられたパック取付ケースをさらに含み得る。例えば、前記パック取付ケースは、前記電動車椅子の椅子部分の下方に配置され得る。
一方、本発明の一実施例による自動車（図示せず）は、上述したバッテリーパック１００を少なくとも一つ以上含む。前記自動車は、複数のバッテリーパック１００を収納するための収納空間が備えられた取付部をさらに含み得る。例えば、前記バッテリーパック１００は、車体に搭載され得る。例えば、前記自動車とは、バッテリーパック１００の電源を電動モーターに供給することで動力が発生し、このような動力によって移動する装置を全て意味し得る。例えば、前記自動車は、電気自動車、電動バイク、電気自転車または電動キックボードなどであり得る。
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、本発明の属する技術分野で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。
１００ バッテリーパック
１１０ 電池セル
１２０ セルフレーム
１２１ 第１フレーム
１２２ 第２フレーム
１２３ スクリーンリブ
１２４ 区画リブ
１３０、１３０ａ、１３０ｂ ガイドカバー
１３１ ガイドリブ
１３２ 折曲部
１３５ 補強部
１３６ ＢＭＳ搭載部
１４０ パックハウジング
１４１ 排出部
１４１ａ 溶融される素材
１５０ 接続プレート
１６０ カバーフィルム
１７０ ＢＭＳモジュール
Ｐ 移動通路

Claims (10)

  1. 複数の電池セルの各々の内部圧力が所定の圧力以上に高くなる場合、前記内部圧力によって内部物質が外部へ噴出されるように構成された複数の電池セルと、
    前記内部物質が少なくとも一方向へ排出されるように前記複数の電池セルを収納するように構成されたセルフレームと、
    前記複数の電池セルの少なくとも一側をカバーするように構成され、少なくとも一部分が前記セルフレームと所定の距離で離隔して前記内部物質が移動する移動通路を形成するように構成された少なくとも一つ以上のガイドカバーと、
    前記セルフレームを内部に収容する収容空間を有し、前記移動通路の末端と対面する一部分が前記内部物質によって穿孔されるように構成された排出部が備えられたパックハウジングと、
    を含むことを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記排出部は、前記パックハウジングの一部分が、隣接する他の部分よりも相対的に薄い厚さ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. 前記セルフレームは、前記ガイドカバーの外周部を囲むように突出したスクリーンリブが形成され、
    前記ガイドカバーは、前記スクリーンリブと対面し、外周部から内側方向へ折り曲げられるように延びた折曲部が備えられたことを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記排出部は、所定の温度以上で溶融する素材を備えたことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  5. 前記移動通路に備えられ、前記複数の電池セルの前記内部物質が排出される一側をカバーするように延びたカバーフィルムをさらに含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 前記セルフレームは、前記ガイドカバーに向かって突出し、前記移動通路に沿って延びた少なくとも一つ以上の区画リブが備えられたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  7. 前記ガイドカバーは、前記複数の電池セルのうち少なくとも一部に対応する位置に形成され、前記電池セルから排出された内部物質の移動方向を一方向へ転換するように構成されたガイドリブが備えられたことを特徴とする、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. 前記バッテリーパックは、前記複数の電池セルの充放電を制御するように構成されたＢＭＳモジュールをさらに含み、
    前記ＢＭＳモジュールを前記ガイドカバーの前記複数の電池セルと対向する一側の反対側である他側に搭載し、
    前記ガイドカバーは、前記複数の電池セルと対向する一側に、一部分が残りの部分よりも相対的に厚く形成された補強部が備えられたことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  9. 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を少なくとも一つ以上含むことを特徴とする、電動車椅子。
  10. 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を少なくとも一つ以上含むことを特徴とする、自動車。
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