JP7342266B2 - バッテリーパック、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置 - Google Patents

バッテリーパック、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置 Download PDF

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Description

本発明は、バッテリーパック、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置に関し、より詳しくは、複数の電池セルの熱暴走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、２０２０年５月２２日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００６１８０７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。
現在、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の二次電池が商用化しているが、中でも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殆ど起きず充放電が自在であって、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それぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質が塗布された正極板と負極活物質が塗布された負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体、及び電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、例えば電池パウチ外装材を備える。
近年、携帯型電子機器のような小型装置だけでなく、自動車や電力貯蔵装置のような中大型装置にも二次電池が広く適用されている。中大型装置に適用される場合、容量及び出力を高めるため、多数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中大型装置には、積層し易いという長所からパウチ型二次電池が多く用いられている。
一方、近年、エネルギー貯蔵源としての活用を始めとして大容量構造に対する必要性が高くなるとともに、電気的に直列及び／または並列で接続された多数の二次電池、及びこのような二次電池を内部に収容したバッテリーモジュール及びバッテリー管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えたバッテリーパックに対する需要が増加している。
しかし、従来のバッテリーパックまたはバッテリーラックは、複数のバッテリーモジュールを備え、それぞれのバッテリーモジュールの複数の二次電池のうち一部で熱暴走が発生して発火または爆発した場合、隣接した二次電池に熱または火炎が伝達されて２次爆発などが起きるおそれがあるため、２次発火または爆発を防止するための努力が重ねられている。
従来、バッテリーパックまたはバッテリーラックにおいて、一部の二次電池で熱暴走が発生した場合、バッテリーパックの熱暴走に対する対策としてバッテリーパックを冷却させるか又は貯蔵された電気エネルギーを放電させる方式を採用した。
しかし、このようなバッテリーパックに貯蔵された電気エネルギーを放電させる過程で、電気エネルギーを消費する抵抗体の抵抗熱によってバッテリーパック内部の構成が損傷するか又は複数の二次電池が昇温することがあり、二次電池の熱暴走を誘発するか又は複数の二次電池の冷却を妨害するという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、複数の電池セルの熱暴走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、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。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、本発明の一態様によるバッテリーパックは、
複数の電池セルを備えた少なくとも一つのセルアセンブリと、
複数の電池セルのうち少なくとも一つで熱暴走現象が発生した場合に、少なくとも一つのセルアセンブリを放電させるように構成されたエネルギー消費ユニットと、
エネルギー消費ユニットを内部に収容し、エネルギー消費ユニットがセルアセンブリを放電させた場合に、エネルギー消費ユニットの少なくとも一部を外部に排出するように構成された保管ユニットと、を含む。
また、保管ユニットは、
エネルギー消費ユニットの排出方向の反対方向にエネルギー消費ユニットを支持するように構成された排出部を備え、
排出部は、エネルギー消費ユニットで生成された熱によって溶融してエネルギー消費ユニットの少なくとも一部を外部に排出するように構成され得る。
さらに、保管ユニットは、
エネルギー消費ユニットの排出方向の反対方向に支持するように閉められた排出ドアを備え、
排出ドアは、熱暴走が発生した場合に、閉められた状態を解除して開放されるように構成され得る。
そして、バッテリーパックは、外部に排出されたエネルギー消費ユニットを冷却するように冷媒を備えた冷却ユニットをさらに含み得る。
さらに、エネルギー消費ユニットは、
スイッチと、
スイッチの動作によって少なくとも一つのセルアセンブリと電気的に接続され、少なくとも一つのセルアセンブリに貯蔵された電気エネルギーを消費するように構成された抵抗体と、を含み得る。
また、スイッチは、
セルアセンブリで発生した熱の影響による物理的な変化によってターンオンされるように構成され得る。
さらに、複数の電池セルに熱暴走現象が発生したか否かを感知するセンサと、
センサから熱暴走現象の発生を知らせる信号を受信した場合に、セルアセンブリと抵抗体とが電気的に接続されるようにスイッチをターンオンさせる制御信号を出力する制御部と、をさらに含み得る。
そして、セルアセンブリと抵抗体とスイッチとは互いに電線によって連結され、電線はコイル形態であり得る。
さらに、バッテリーパックは、セルアセンブリを少なくとも二つ含み、
エネルギー消費ユニットは、少なくとも二つのセルアセンブリのうち、熱暴走が発生した電池セルを含むセルアセンブリまたは熱暴走が発生した電池セルを含むセルアセンブリと隣接した他のセルアセンブリを放電させるように構成され得る。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様によるバッテリーラックは、上述したバッテリーパック、及びバッテリーパックを収容するラックケースを含む。
そして、上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の一態様による電力貯蔵装置は、少なくとも一つの上述したバッテリーラックを含む。
本発明の一態様によれば、本発明のバッテリーパックは、エネルギー消費ユニット及び保管ユニットを含むことで、複数の電池セルのうち一部で熱暴走が発生した場合に、隣接した他の電池セルまたは他のセルアセンブリに熱暴走が伝播することを防止することができる。さらに、本発明は、エネルギー消費ユニットを保管ユニットの内部から外部に排出できるため、エネルギー消費ユニットで発生した抵抗熱によってバッテリーパックの部品、例えば、他のセルアセンブリが昇温することを予め防止することができる。さらに、本発明は、保管ユニットの外部に排出されたエネルギー消費ユニットが外部空気と接触して迅速に冷却されるため、エネルギー消費ユニットの熱によって外部機器などが損傷されることを防止することができる。
また、本発明の一態様によれば、本発明のバッテリーパックは、エネルギー消費ユニットで生成された熱によって溶融してエネルギー消費ユニットの少なくとも一部を外部に排出するように構成された排出部を備えることで、別途の排出装置なく、エネルギー消費ユニットで発生した抵抗熱を活用してエネルギー消費ユニットが自ら外部に排出されるように誘導することができる。これにより、構成が簡単であるため、製造コストを節減でき、誤作動の可能性を効果的に減らすことができる。
さらに、本発明の一態様によれば、本発明のバッテリーパックは、コイル形態の電線を備えることで、抵抗体が保管ユニットの外部に排出される場合、コイル形態の弾性力を用いて抵抗体の落下による衝撃を軽減させることができる。これにより、本発明のコイル形態の電線は、抵抗体が落下する力が電線に伝達されて電線が切断されるなどの問題が発生することを防止することができる。
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形態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ものであるため、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。
本発明の一実施形態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。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックのセルアセンブリを概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成を示した概念図である。 図１のＣ－Ｃ’線に沿って切断したバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図である。 本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図である。 本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーラック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形態を詳しく説明する。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形態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は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリーパックのセルアセンブリを概略的に示した斜視図であり、図３は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成を示した概念図である。図１において、Ｘ軸方向が右方であり、Ｙ軸方向が後方であり、Ｚ軸方向が上方である。
図１～図３を参照すると、本発明によるバッテリーパック２００は、複数の電池セル２１１を備えた少なくとも一つのセルアセンブリ２１０、エネルギー消費ユニット２２０及び保管ユニット２２７を含む。
具体的には、電池セル２１１は、パウチ型電池セル２１１であり得る。例えば、図２に示されたように、三つのセルアセンブリ２１０は、それぞれ、２１個のパウチ型電池セル２１１が前後方向（Ｙ方向）に並んで積層された形態で構成され得る。
特に、このようなパウチ型電池セル２１１は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）及びパウチを備え得る。
さらに、図２に示されたように、電池セル２１１は、電池セル２１１の中心を基準にして互いに反対方向（Ｘ方向）の両端部に電極端子２１１ａが設けられ得る。例えば、図２に示されたように、セルアセンブリ２１０のそれぞれの電池セル２１１は、正極端子２１１ａと負極端子（図示せず）とが左右方向（Ｘ方向）に突出するように構成され得る。
しかし、本発明によるバッテリーパック２００には、上述したパウチ型電池セル２１１のみに限定されず、本願発明の出願時点で公知の多様な電池セルが採用され得る。
また、バッテリーパック２００は、複数の電池セル２１１を電気的に相互に接続するように構成された少なくとも一つのバスバー１２１、及び少なくとも一つのバスバー１２１を外側に取り付けるように構成された少なくとも二つのバスバーフレーム１２０を備え得る。少なくとも二つのバスバーフレーム１２０は、セルアセンブリ２１０の左右方向（Ｘ方向）の両側にそれぞれ備えられ得る。
具体的には、バスバー１２１は、伝導性金属を含み得、例えば、銅、アルミニウム、ニッケルなどを含み得る。
また、バスバーフレーム１２０は、電気絶縁性材料を含み得る。例えば、バスバーフレーム１２０は、プラスチック材料を含み得る。より詳しくは、プラスチック材料はポリ塩化ビニルであり得る。
一方、バッテリーパック２００は、パックハウジング２５０を含み得る。パックハウジング２５０には、少なくとも一つのセルアセンブリ２１０を内部に収納するように内部空間が形成され得る。例えば、パックハウジング２５０は、三つのセルアセンブリ２１０を内部に収容し得る。
一方、エネルギー消費ユニット２２０は、複数の電池セル２１１のうち少なくとも一つで熱暴走現象が発生した場合に、少なくとも一つのセルアセンブリ２１０を放電させるように構成され得る。すなわち、エネルギー消費ユニット２２０は、セルアセンブリ２１０の電力端子２１４（正極電力端子及び負極電力端子）と電気的に接続されて、意図的に短絡を起こし得る。これにより、エネルギー消費ユニット２２０と電気的に接続されたセルアセンブリ２１０の電力が速かに消費される。換言すれば、エネルギー消費ユニット２２０は、セルアセンブリ２１０の電気エネルギーを素早く消費させるように構成される。
ここで、「熱暴走現象」とは、複数の電池セル２１１のうち一部の電池セル２１１の温度上昇が該電池セル２１１と周辺電池セル２１１のエネルギー放出速度を増加させ、温度上昇を一層加速化させる正のフィードバック現象を意味する。例えば、電池セル２１１は２３０℃以上で熱暴走し得、それによって電池セルの自然発火が発生し得る。
例えば、エネルギー消費ユニット２２０は、バッテリーパック２００の電力を消費するため、抵抗体２２３、パワー抵抗器、または電気モーターなどに電源を印加するように構成され得る。
また、エネルギー消費ユニット２２０は短絡回路を備え得る。短絡回路は、エネルギー消費ユニット２２０の抵抗体２２３とセルアセンブリ２１０との間に電気的に接続される回路であり得る。すなわち、セルアセンブリ２１０の外部正極端子及び外部負極端子が両方とも抵抗体２２３と電気的に接続されて意図的な短絡を起こすことができる。
さらに、保管ユニット２２７は、エネルギー消費ユニット２２０を内部に収容するように構成され得る。保管ユニット２２７は、例えば、四角箱状のフレームを有し得る。エネルギー消費ユニット２２０は、四角箱状のフレーム２３５の内部空間に配置され得る。保管ユニット２２７は、パックハウジング２５０の外壁と連結された形態であり得る。
例えば、保管ユニット２２７は、パックハウジング２５０の内部と連通されるように一部が開放された形態であり得る。しかし、必ずしもこのような形態のみに限定されず、保管ユニット２２７がパックハウジング２５０の内部と連通されなくてもよい。すなわち、保管ユニット２２７は外部から密閉された空間を有し得る。
そして、保管ユニット２２７は、エネルギー消費ユニット２２０がセルアセンブリ２１０を放電させた場合に、エネルギー消費ユニット２２０の少なくとも一部を外部に排出するように構成され得る。すなわち、保管ユニット２２７は、エネルギー消費ユニット２２０がセルアセンブリ２１０を放電させた場合に、エネルギー消費ユニット２２０を外部に移動させるため、一部が開放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れば、エネルギー消費ユニット２２０及び保管ユニット２２７を含むことで、複数の電池セル２１１のうち一部で熱暴走が発生した場合に、隣接した他の電池セル２１１または他のセルアセンブリ２１０に熱暴走が伝播することを防止することができる。さらに、本発明は、エネルギー消費ユニット２２０を保管ユニット２２７の内部から外部に排出できるため、エネルギー消費ユニット２２０で発生した抵抗熱によってバッテリーパック２００の部品、例えば、他のセルアセンブリ２１０が昇温することを予め防止することができる。さらに、本発明は、保管ユニット２２７の外部に排出されたエネルギー消費ユニット２２０が外部空気と接触して迅速に冷却されるため、エネルギー消費ユニット２２０の熱によって外部機器などが損傷されることを防止することができる。
図４は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図であり、図５は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図である。
図２とともに図４及び図５を参照すると、保管ユニット２２７は、パックハウジング２５０の内部と連通されるように一側が開放された形態であり得る。保管ユニット２２７には、開放された部分を通じてセルアセンブリ２１０と抵抗体２２３とが電気的に接続されるように電線２２１が配置され得る。
さらに、保管ユニット２２７は、排出部２２７ａを備え得る。排出部２２７ａは、エネルギー消費ユニット２２０の排出方向の反対方向にエネルギー消費ユニット２２０を支持するように構成され得る。例えば、図４に示されたように、保管ユニット２２７は、エネルギー消費ユニット２２０の下部を上方に支持するように構成された排出部２２７ａを備え得る。すなわち、排出部２２７ａは、エネルギー消費ユニット２２０を重力方向の反対方向に支持することで、エネルギー消費ユニット２２０が保管ユニット２２７の内部に位置するように構成され得る。
また、排出部２２７ａは、エネルギー消費ユニット２２０で生成された熱によって溶融してエネルギー消費ユニット２２０の少なくとも一部を外部に排出するように構成され得る。例えば、排出部２２７ａは、約１５０℃～３００℃の温度で溶融する素材２２７ａ１を含み得る。素材は、例えば、パラフィンまたは金属であり得る。金属は、例えば、スズまたは半田であり得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、エネルギー消費ユニット２２０で生成された熱によって溶融してエネルギー消費ユニット２２０の少なくとも一部を外部に排出するように構成された排出部２２７ａを備えることで、別途の排出装置なく、エネルギー消費ユニット２２０で発生した抵抗熱を活用してエネルギー消費ユニット２２０が自ら外部に排出されるように誘導することができる。これにより、構成が簡単であるため、製造コストを節減でき、誤作動の可能性を効果的に減らすことができる。
図６は本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図であり、図７は本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックの一部構成の内部を概略的に示した断面図である。
図３とともに図６及び図７を参照すると、本発明の他の一実施形態によるエネルギー消費ユニット２２０Ａの保管ユニット２２７は、排出ドア２２７ｂ１を備え得る。排出ドア２２７ｂ１は、エネルギー消費ユニット２２０Ａの抵抗体２２３の排出方向の反対方向に支持するように構成され得る。排出ドア２２７ｂ１は、エネルギー消費ユニット２２０Ａが排出されないように閉められた状態であり得る。排出ドア２２７ｂ１は、熱暴走が発生した場合に、閉められた状態を解除して排出ドア２２７ｂ１を開放するように構成され得る。
例えば、保管ユニット２２７は、止め具２２７ｃ及びヒンジ部材２２７ｄを備え得る。ヒンジ部材２２７ｄは、排出ドア２２７ｂ１の一側と保管ユニット２２７の外壁とを連結するように構成され得る。すなわち、排出ドア２２７ｂ１は、ヒンジ部材２２７ｄによって回動するように構成され得る。止め具２２７ｃは、排出ドア２２７ｂ１の他側が下方（重力方向）に動くことを阻止するように構成され得る。
すなわち、止め具２２７ｃは、一方向に長く延びたバー形態であり得、保管ユニット２２７の外壁（下面壁）に位置し得る。止め具２２７ｃは、延びた長手方向に移動可能に構成され得る。止め具２２７ｃは、長手方向の位置によって排出ドア２２７ｂ１の閉められた状態を維持するか、又は、排出ドア２２７ｂ１の回動を許容するように構成され得る。
図４及び図５をさらに参照すると、本発明のバッテリーパック２００は、外部に排出されたエネルギー消費ユニット２２０を冷却するように構成された冷却ユニット２４０をさらに含み得る。例えば、冷却ユニット２４０は、水槽２４３及び水槽２４３に収容された冷媒２４１を備え得る。冷媒２４１は、例えば電気絶縁性を有し、且つ、比熱が高い絶縁油であり得る。冷却ユニット２４０は、エネルギー消費ユニット２２０が保管ユニット２２７から排出される場合、エネルギー消費ユニット２２０が水槽２４３に収容された冷媒２４１に浸漬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れば、冷却ユニット２４０をさらに含むことで、保管ユニット２２７から排出されたエネルギー消費ユニット２２０を安全に保管することができる。すなわち、エネルギー消費ユニット２２０からは、セルアセンブリ２１０の電力を消費することによって高温が発生し得るため、外部に他の機器やユーザが接触すると損傷を負わせるおそれがある。本発明は、冷却ユニット２４０を使用することで、エネルギー消費ユニット２２０を迅速に冷却させると同時に安全に保管できるという利点がある。
図１～図４をさらに参照すると、本発明のエネルギー消費ユニット２２０は、電線２２１、抵抗体２２３及びスイッチ２２５を備え得る。
具体的には、電線２２１は、少なくとも一つのセルアセンブリ２１０の電力端子２１４と電気的に接続された構成であり得る。電力端子２１４は、負極電力端子または正極電力端子であり得る。セルアセンブリ２１０と抵抗体２２３とスイッチ２２５とは互いに電線２２１によって連結され得る。電線２２１は、金属のワイヤ及びワイヤを被覆する電気絶縁性の被覆材を備え得る。
また、抵抗体２２３は、電線２２１と電気的に接続され、セルアセンブリ２１０に貯蔵された電気エネルギーを消費するように構成され得る。例えば、抵抗体２２３は、所定以上の比抵抗を有する炭素、金属、または酸化金属素材を含み得る。金属素材は、例えば銅、アルミニウム、ニッケルなどの合金であり得る。
さらに、抵抗体２２３は、セルアセンブリ２１０の正極端子及び負極端子とそれぞれ電気的に接続されて短絡を起こすように構成され得る。抵抗体２２３は、セルアセンブリ２１０の電力を抵抗熱に変換するように構成され得る。
そして、スイッチ２２５は、オンオフ動作によって少なくとも一つのセルアセンブリ２１０と抵抗体２２３との間の電気的な接続を制御するように構成され得る。スイッチ２２５は、電線２２１に備えられ得る。例えば、図３に示されたように、二つの電線２２１にはそれぞれスイッチ２２５が備えられ得る。一つのスイッチ２２５を備えた場合と比べて、二つのスイッチ２２５が備えられると、一部スイッチ２２５が誤作動して不要にセルアセンブリ２１０の電力が消費されることを防止することができる。スイッチ２２５は、セルアセンブリ２１０と抵抗体２２３との間の電気的接続を制御するように構成され得る。
例えば、スイッチ２２５がターンオフ状態であるときは電線２２１の電気が流れないようにスイッチ２２５が開いており（ｏｐｅｎ）、スイッチ２２５がターンオン状態であるときは電線２２１の電気が流れるようにスイッチ２２５が閉じられている（ｃｌｏｓｅ）。
さらに、スイッチ２２５は、セルアセンブリ２１０で発生した熱の影響による物理的な変化によってターンオンされるように構成され得る。例えば、スイッチ２２５は、セルアセンブリ２１０の温度変化に応じてバイメタルなどの感温体が膨張収縮して変位することを用いて、温度に対応して接点を開閉する温度スイッチであり得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、温度に対応して接点を開閉するスイッチ２２５を備えることで、別途のスイッチ２２５を制御する装置がなくても、セルアセンブリ２１０の温度変化を用いてスイッチ２２５を作動させることができる。これにより、バッテリーパック２００の構成が簡単であるため、製造コストを節減でき、誤作動の可能性を効果的に減らすことができる。
図１～図４をさらに参照すると、本発明のバッテリーパック２００は、センサ２６２及び制御部２６０をさらに含み得る。センサ２６２は、複数の電池セル２１１の熱暴走を感知可能に構成されたガス感知センサまたは温度センサであり得る。例えば、センサ２６２は、少なくとも一つのセルアセンブリに位置し得る。
また、制御部２６０は、センサ２６２から熱暴走の発生を知らせる信号を受信した場合に、セルアセンブリ２１０と抵抗体２２３との間が電気的に接続されるように、スイッチ２２５に信号を送信するように構成され得る。制御部２６０は、スイッチ２２５に電気信号を送信するように通信線２６１を備え得る。例えば、制御部２６０は、センサ２６２から熱暴走の発生を知らせる信号を受信した場合に、スイッチ２２５をターンオンさせる制御信号を出力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、制御部２６０をさらに含むことで、複数の電池セル２１１の熱暴走を感知した場合に、スイッチ２２５を迅速に自動制御することができる。これにより、本発明は、熱暴走が発生したセルアセンブリ２１０の電力を素早く消費でき、安全性を高めることができる。
図６及び図７をさらに参照すると、本発明の他の一実施形態によるバッテリーパック２００は、図４のエネルギー消費ユニット２２０と比べて、電線２２１の形態が異なり得る。例えば、図７に示されたように、エネルギー消費ユニット２２０の電線２２１はコイル形態であり得る。コイル形態の電線２２１は、抵抗体２２３が保管ユニット２２７の外部に排出される場合、その長さが弾力的に下方に延長され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、コイル形態の電線２２１を備えることで、抵抗体２２３が保管ユニット２２７の外部に排出される場合、コイル形態の弾性力を用いて抵抗体２２３の落下による衝撃を軽減させることができる。これにより、本発明のコイル形態の電線２２１は、抵抗体２２３が落下する力が電線２２１に伝達されて電線２２１が切断されるなどの問題が発生することを防止することができる。
図１～図４をさらに参照すると、本発明のバッテリーパック２００は、セルアセンブリ２１０を少なくとも二つ含み得る。例えば、図２に示されたように、バッテリーパック２００の内部には三つのセルアセンブリ２１０が備えられ得る。
また、エネルギー消費ユニット２２０は、少なくとも二つのセルアセンブリ２１０のうち、熱暴走が発生した電池セル２１１を含むセルアセンブリ２１０を放電させるように構成され得る。
さらに、エネルギー消費ユニット２２０は、少なくとも二つのセルアセンブリ２１０のうち、熱暴走が発生した電池セル２１１を含むセルアセンブリ２１０と隣接した他のセルアセンブリ２１０を放電させるように構成され得る。
これにより、本発明のこのような構成によれば、エネルギー消費ユニット２２０は、少なくとも二つのセルアセンブリ２１０のうち、熱暴走が発生した電池セル２１１を含むセルアセンブリ２１０を放電させるように構成されるか、又は、熱暴走が発生した電池セル２１１を含むセルアセンブリ２１０と隣接した他のセルアセンブリ２１０を放電させるように構成されることで、複数のセルアセンブリ２１０毎にエネルギー消費ユニット２２０を設けなくても、熱暴走が発生したセルアセンブリ２１０または熱暴走が発生したセルアセンブリ２１０と隣接したセルアセンブリ２１０の電力を消費させて、セルアセンブリ２１０の熱暴走が隣接した他のセルアセンブリ２１０に伝播することを防止することができる。
すなわち、複数のセルアセンブリ２１０のうちいずれか一つに熱暴走が発生した場合に、二つの方法によって隣接した他のセルアセンブリ２１０への熱暴走の伝播を防止することができる。その一つは、図３に示されたように、三つのセルアセンブリ２１０のうち、熱暴走が発生した電池セル２１１が含まれた中央のセルアセンブリ２１０の電力を、例えば３０％以下に急速に消費させる方法である。このような急速な電力消費は、熱暴走が発生したセルアセンブリ２１０の熱エネルギーのレベルを、隣接した他のセルアセンブリ２１０に熱暴走が伝播しない程度まで下げることができ、前段及び下段に位置した他のセルアセンブリへの熱暴走の伝播を防止することができる。
他の一つは、三つのセルアセンブリのうち、熱暴走が発生した中央のセルアセンブリ２１０と隣接した前段セルアセンブリ２１０及び後段セルアセンブリ２１０の電力を消費させる方法である。すなわち、熱暴走が発生した中央のセルアセンブリ２１０によって前段及び後段に位置した他のセルアセンブリ２１０の温度が上がっても、他のセルアセンブリ２１０の電力が既に、例えば３０％以下に消費された状態であるため、熱暴走が発生し難く、結果的に熱暴走の伝播を防止することができる。
図８は、本発明の一実施形態によるバッテリーラックを概略的に示した斜視図である。参考までに、図８においては、バッテリーラックをＦ方向から眺めたときを基準にして上、下、左、右の方向を定義する。
図８を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーラック３００は、複数のバッテリーパック２００を収容するラックケース３１０を含み得る。ラックケース３１０は、複数のバッテリーパック２００を上下方向に積層された形態で収容するように構成され得る。このとき、複数のバッテリーパック２００のそれぞれに備えられたエネルギー消費ユニット２２０の一部は、ラックケース３１０の外部に突出して配置され得る。すなわち、エネルギー消費ユニット２２０は、バッテリーラック３００の外側に位置するようにラックケース３１０の一部分を貫通した形態で配置され得る。
さらに、ラックケース３１０は、少なくとも一側（右側）が開放可能な形態で構成され得る。ただし、ラックケース３１０は、エネルギー消費ユニット２２０を取り付けた後、このような開放面を再び閉鎖可能に構成されてもよい。
また、バッテリーラック３００は、ラックケース３１０の内部または外部にＢＭＳなどを備えた中央制御部３２０をさらに含み得る。
一方、本発明の一実施形態による電力貯蔵装置（図示せず）は、バッテリーラック３００を少なくとも二つ含み得る。二つ以上のバッテリーラック３００は一方向に配列されて配置され得る。例えば、図示していないが、電力貯蔵装置は、三つのバッテリーラック３００が一方向に配列されるように構成され得る。電力貯蔵装置は、三つのバッテリーラック３００の充放電を制御するように中央制御部（図示せず）を備え得る。
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形態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。
２００：バッテリーパック
２５０：パックハウジング
２１０：セルアセンブリ
２１１：電池セル
２２０：エネルギー消費ユニット
２２１、２２３、２２５：電線、抵抗体、スイッチ
２２７：保管ユニット
２２７ｂ、２２７ｂ１：排出部、排出ドア
２２７ｃ、２２７ｄ：止め具、ヒンジ部材
２４０、２４１、２４３：冷却ユニット、冷媒、水槽
２６０、２６１、２６２：制御部、通信線、センサ
３００：バッテリーラック

Claims (11)

  1. 複数の電池セルを備えた少なくとも一つのセルアセンブリと、
    前記複数の電池セルのうち少なくとも一つで熱暴走現象が発生した場合に、少なくとも一つのセルアセンブリを放電させるように構成されたエネルギー消費ユニットと、
    前記エネルギー消費ユニットを内部に収容し、前記エネルギー消費ユニットが前記セルアセンブリを放電させた場合に、前記エネルギー消費ユニットの少なくとも一部を外部に排出するように構成された保管ユニットと、を含む、バッテリーパック。
  2. 前記保管ユニットは、
    前記エネルギー消費ユニットの排出方向の反対方向に前記エネルギー消費ユニットを支持するように構成された排出部を備え、
    前記排出部は、前記エネルギー消費ユニットで生成された熱によって溶融して前記エネルギー消費ユニットの少なくとも一部を外部に排出するように構成された、請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記保管ユニットは、
    前記エネルギー消費ユニットの排出方向の反対方向に支持するように閉められた排出ドアを備え、
    前記排出ドアは、前記熱暴走が発生した場合に、閉められた状態を解除して開放されるように構成された、請求項１または２に記載のバッテリーパック。
  4. 外部に排出された前記エネルギー消費ユニットを冷却するように冷媒を備えた冷却ユニットをさらに含む、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. 前記エネルギー消費ユニットは、
    スイッチと、
    前記スイッチの動作によって少なくとも一つの前記セルアセンブリと電気的に接続され、少なくとも一つの前記セルアセンブリに貯蔵された電気エネルギーを消費するように構成された抵抗体と、
    を含む、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. 前記スイッチは、
    前記セルアセンブリで発生した熱の影響による物理的な変化によってターンオンされるように構成された、請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記複数の電池セルに熱暴走現象が発生したか否かを感知するセンサと、
    前記センサから熱暴走現象の発生を知らせる信号を受信した場合に、前記セルアセンブリと前記抵抗体とが電気的に接続されるように前記スイッチをターンオンさせる制御信号を出力する制御部と、をさらに含む、請求項５に記載のバッテリーパック。
  8. 前記セルアセンブリと抵抗体とスイッチとは互いに電線によって連結され、前記電線はコイル形態である、請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  9. 前記バッテリーパックは、前記セルアセンブリを少なくとも二つ含み、
    前記エネルギー消費ユニットは、少なくとも二つの前記セルアセンブリのうち、熱暴走が発生した電池セルを含むセルアセンブリまたは熱暴走が発生した電池セルを含むセルアセンブリと隣接した他のセルアセンブリを放電させるように構成された、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. 請求項１から９のうちいずれか一項に記載のバッテリーパック、及び前記バッテリーパックを収容するラックケースを含む、バッテリーラック。
  11. 請求項１０に記載のバッテリーラックを少なくとも二つ含む、電力貯蔵装置。
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