JP7405980B2 - バッテリーパック及び電力貯蔵装置 - Google Patents

バッテリーパック及び電力貯蔵装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7405980B2
JP7405980B2 JP2022531579A JP2022531579A JP7405980B2 JP 7405980 B2 JP7405980 B2 JP 7405980B2 JP 2022531579 A JP2022531579 A JP 2022531579A JP 2022531579 A JP2022531579 A JP 2022531579A JP 7405980 B2 JP7405980 B2 JP 7405980B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
unit
pack
energy
battery modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022531579A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023504801A (ja
Inventor
ジン－キュ・イ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of JP2023504801A publication Critical patent/JP2023504801A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7405980B2 publication Critical patent/JP7405980B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627—Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/108—Normal resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

本発明は、バッテリーパック及びそれを含む電力貯蔵装置に関する。
本出願は、２０２０年３月２７日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００３７７４６号に基づく優先権を主張し、該当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。
製品群に応じた適用性が高く、且つ、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に適用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少できるという一次的な長所だけでなく、エネルギー使用に伴う副産物が全く生じないという点で、環境にやさしく、エネルギー効率が向上できることから、新しいエネルギー源として注目を集めている。
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに要求される充放電容量によって複数のバッテリーセルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、上記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定可能である。
なお、複数のバッテリーセルを直列・並列接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックやバッテリーラックを構成する方法が一般的である。ここで、少なくとも一つのバッテリーモジュールを含むバッテリーパックやバッテリーラックは、多様な電圧と容量要求条件などによって、このようなバッテリーパックやバッテリーラックを少なくとも一つ以上備える電力貯蔵装置を構成することもある。
従来、バッテリーパックの場合、バッテリーパックを構成するバッテリーモジュール内で火事が発生する場合、迅速な火事鎭圧が難しいという問題がある。バッテリーモジュール内で火事が迅速に鎮圧されないか、または火炎が広がる時間が遅延されない場合、周りのバッテリーモジュールへの火事転移が速くなるという問題がある。
これによって、火事状況の発生時、より迅速な早期鎭圧が必要であり、特に、火事が起こる前に予め危険を感知して事故を未然に防止する対策が必要である。このためには、バッテリーパック内のバッテリーモジュール単位における火事鎭圧及び火事の拡散防止が必要である。
そこで、バッテリーセルにおける異常状況の発生時、熱暴走による熱伝播をより迅速に抑制可能なバッテリーパック及びそれを含む電力貯蔵装置が求められる。
本発明は、バッテリーセルの異常状況の発生時、熱暴走による熱伝播をより迅速に抑制可能なバッテリーパック及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することを目的とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、バッテリーパックであって、外観を形成するパックケースと、パックケース内に備えられ、少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数個のバッテリーモジュールと、複数個のバッテリーモジュールの間に備えられる少なくとも一つの断熱部材と、少なくとも一つの断熱部材と離隔し、複数個のバッテリーモジュールのうちいずれか一つのバッテリーモジュールと接続され、複数個のバッテリーモジュールのうち少なくとも一つのバッテリーモジュールの熱暴走時、いずれか一つのバッテリーモジュールを外部短絡させるエネルギードレインユニットと、を含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。
エネルギードレインユニットは、いずれか一つのバッテリーモジュールのバッテリーセルと接続され、オンオフ動作可能に設けられるリレーユニットと、リレーユニットと接続され、パックケースの外部に設けられる抵抗ユニットと、を含み得る。
エネルギードレインユニットは、パックケースの外部に備えられ、リレーユニットと抵抗ユニットを収容するドレインケースを含み得る。
複数個のバッテリーモジュールのうち少なくとも一つのバッテリーモジュールの熱暴走時、リレーユニットのスイッチがオンされ、いずれか一つのバッテリーモジュールの少なくとも一つのバッテリーセルの貯蔵エネルギーは、抵抗ユニットによって熱エネルギーに変換され得る。
抵抗ユニットは、エネルギードレインユニットの外部の冷却装置と連結され、冷却装置から供給される冷却剤が満たされ得る。
抵抗ユニットは、冷却装置から冷却剤の供給を受けるための供給パイプと、供給パイプと離隔し、冷却剤を冷却装置へ送るための排出パイプと、を含み得る。
抵抗ユニットは、内部に絶縁油が満たされ得る。
複数個のバッテリーモジュールは、少なくとも三つ備えられ、各々複数個のバッテリーセルを含み、少なくとも三つのバッテリーモジュールは、複数個のバッテリーセルの積層方向に沿って相互に積層され得る。
エネルギードレインユニットは、少なくとも三つのバッテリーモジュールのうち中央に配置されるバッテリーモジュールと接続され得る。
なお、本発明は、電力貯蔵装置であって、前述した実施例による少なくとも一つのバッテリーパックを含むことを特徴とする電力貯蔵装置を提供する。
以上のような多様な実施例によって、バッテリーセルの異常状況の発生時、熱暴走による熱伝播をより迅速に抑制可能なバッテリーパック及びこれを含む電力貯蔵装置を提供することができる。
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。
本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。 図１の断熱部材を説明するための図である。 図２の断熱部材の他の実施例を説明するための図である。 図１のエネルギードレインユニットを説明するための図である。 図１のバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュールのバッテリーセルに異常状況が発生したときのエネルギードレインユニットの動作を説明するための図である。 図１のバッテリーパックにおいて、バッテリーパックのバッテリーセルに異常状況が発生したときのエネルギードレインユニットの動作を説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。 図７のエネルギードレインユニットを説明するための図である。
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。ここで説明される実施例は、発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施例とは相違に多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
図１を参照すると、バッテリーパック１は、エネルギー源であって、電力貯蔵装置や自動車、その他の器具や装置などに備えられ得る。バッテリーパック１は、少なくとも一つまたはそれ以上の複数個が設けられ、電力貯蔵装置や自動車などに備えられ得る。以下、本実施例では、バッテリーパック１が電力貯蔵装置に少なくとも一つまたはそれ以上の複数個で含まれることに限定して説明する。
バッテリーパック１は、パックケース１０、バッテリーモジュール３０、４０、５０、断熱部材７０及びエネルギードレインユニット１００を含み得る。
パックケース１０は、バッテリーパック１の外観を形成し得る。このようなパックケース１０は、後述するバッテリーモジュール３０、４０、５０及び断熱部材７０を収容し得る。このために、パックケース１０には、バッテリーモジュール３０、４０、５０及び断熱部材７０を収容する収容空間が設けられ得る。
バッテリーモジュール３０、４０、５０は、パックケース１０内に備えられ、二次電池に設けられる少なくとも一つのバッテリーセル３５、４５、５５を含み得る。このようなバッテリーモジュール３０、４０、５０は、複数個が備えられ得る。
複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０は、少なくとも三つが備えられ、各々、複数個のバッテリーセル３５、４５、５５を含み得る。このような複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０は、複数個のバッテリーセル３５、４５、５５の積層方向に沿って相互に積層され得る。
複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０は、第１バッテリーモジュール３０、第２バッテリーモジュール４０及び第３バッテリーモジュール５０を含み得る。
第１バッテリーモジュール３０は、パックケース１０の内部の一側に備えられ得る。本実施例において、第１バッテリーモジュール３０は、パックケース１０において、パックケース１０の内部の左側に設けられ得る。
このような第１バッテリーモジュール３０は、複数個のバッテリーセル３５を含み得る。
複数個のバッテリーセル３５は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角形二次電池及び円筒型の二次電池のうち少なくとも一つで備えられ得る。以下、本実施例では、複数個のバッテリーセル３５がパウチ型二次電池として備えられることに限定して説明する。
第２バッテリーモジュール４０は、パックケース１０の内部に備えられ、第１バッテリーモジュール３０と後述する第３バッテリーモジュール５０との間に設けられ得る。第２バッテリーモジュール４０は、後述するエネルギードレインユニット１００と接続され得る。
このような第２バッテリーモジュール４０は、複数個のバッテリーセル４５を含み得る。
複数個のバッテリーセル４５は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角形二次電池及び円筒型の二次電池のうち少なくとも一つで備えられ得る。以下、本実施例では、複数個のバッテリーセル４５がパウチ型二次電池で備えることに限定して説明する。
複数個のバッテリーセル４５は、後述するエネルギードレインユニット１００と接続され得る。複数個のバッテリーセル４５と接続されるエネルギードレインユニット１００については、下記の関連説明でより具体的に説明する。
第３バッテリーモジュール５０は、パックケース１０の内部の一側に備えられ得る。本実施例において、第３バッテリーモジュール５０は、パックケース１０において、パックケース１０の内部における右側に設けられ得る。第３バッテリーモジュール５０は、第２バッテリーモジュール４０を挟んで、第１バッテリーモジュール３０と対向して配置され得る。
このような第３バッテリーモジュール５０は、複数個のバッテリーセル５５を含み得る。
複数個のバッテリーセル５５は、二次電池であって、パウチ型二次電池、角形二次電池及び円筒型の二次電池のうち少なくとも一つで備えられ得る。以下、本実施例では、複数個のバッテリーセル５５がパウチ型二次電池で備えられることに限定して説明する。
断熱部材７０は、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０の間に備えられ得る。
以下、本実施例による断熱部材７０についてより具体的に説明する。
図２は、図１の断熱部材を説明するための図であり、図３は、図２の断熱部材の他の実施例を説明するための図である。
図２を参照すると、断熱部材７０は、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０の間に備えられるように複数個が備えられ得る。
複数個の断熱部材７０は、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のうち少なくとも一つのバッテリーモジュールにおける異常状況による高温発生時、隣接するバッテリーモジュール側への熱伝達を遅延させることができる。
このために、複数個の断熱部材７０は、低い熱伝導度を有する物質で備えられ得る。図３を参照すると、各々の断熱部材８０は、複数個の断熱層の集合体として備えられ得る。
このような複数個の断熱部材７０、８０は、隣接するバッテリーモジュール３０、４０、５０側への熱伝達を最大限に遅延させることができる単一部材や複数個の層間構造で設けられ得る。
エネルギードレインユニット１００は、少なくとも一つの断熱部材７０と離隔し、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のうちいずれか一つのバッテリーモジュール４０と接続され、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のうち少なくとも一つのバッテリーモジュール３０、４０、５０の熱暴走時、いずれか一つのバッテリーモジュール４０を外部で短絡させることができる。
エネルギードレインユニット１００は、少なくとも三つのバッテリーモジュール３０、４０、５０のうち中央に配置されるバッテリーモジュール４０と接続され得る。即ち、エネルギードレインユニット１００は、第１～第３バッテリーモジュール３０、４０、５０のうち第２バッテリーモジュール４０と接続され得る。
以下、本実施例によるエネルギードレインユニット１００について詳細に説明する。
図４は、図１のエネルギードレインユニットを説明するための図である。
図４を参照すると、エネルギードレインユニット１００は、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のバッテリーセル３５、４５、５５の異常状況による高温発生時、熱暴走及びそれによる熱伝播による爆発などの危険をより速かに防止できるように、このような異常状況時に特定のバッテリーモジュール４０を外部短絡させ得る。
具体的には、エネルギードレインユニット１００は、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のうちいずれか一つのバッテリーモジュール３０、４０、５０の異常状況による熱暴走の発生時、熱暴走（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｕｎａｗａｙ）が発生したバッテリーモジュール３０、４０、５０と隣接するバッテリーモジュール３０、４０、５０側への熱伝播（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）を効果的に防止できるように、特定のバッテリーモジュール４０を外部短絡させ得る。
以下、このような本実施例によるエネルギードレインユニット１００についてより具体的に説明する。
このようなエネルギードレインユニット１００は、ドレインケース１１０、リレーユニット１３０及び抵抗ユニット１５０を含み得る。
ドレインケース１１０は、パックケース１０の外部に備えられ、リレーユニット１３０と抵抗ユニット１５０を収容し得る。このために、ドレインケース１１０には、リレーユニット１３０と抵抗ユニット１５０を収容するための収容空間が設けられ得る。一方、ドレインケース１１０は、パックケース１０と分離されるように脱着可能に設けられ得る。
リレーユニット１３０は、ドレインケース１１０の内部に備えられ、いずれか一つのバッテリーモジュール４０、即ち、第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４５と接続されてオンオフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）動作可能に設けられ得る。リレーユニット１３０のオンオフ動作は、電子式または機械式構造で設けられることが可能であり、制御ユニットなどと接続されて動作するか、または予め設定された温度以上で動作するように備えられ得る。
抵抗ユニット１５０は、リレーユニット１３０と接続され、パックケース１０の外部に設けられ得る。具体的には、抵抗ユニット１５０は、リレーユニット１３０のように、ドレインケース１１０の内部に備えられ得る。
このような抵抗ユニット１５０は、リレーユニット１３０と第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４５と接続される抵抗体を備え得る。これによって、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のうち少なくとも一つのバッテリーモジュール３０、４０、５０の熱暴走時、リレーユニット１３０のスイッチがオンされ、いずれか一つのバッテリーモジュール４０の少なくとも一つのバッテリーセル４５の貯蔵エネルギーは、抵抗ユニット１５０の抵抗体によって熱エネルギーに変換され得る。
抵抗ユニット１５０は、抵抗体の冷却のために、冷却システム２００と接続され得る。具体的には、抵抗ユニット１５０は、エネルギードレインユニット１００の外部の冷却装置２００と接続され、抵抗ユニット１５０の内部には、冷却装置２００から供給される冷却剤Ｃが満たされ得る。ここで、冷却剤Ｃは、絶縁物質で備えられ得る。
このような抵抗ユニット１５０は、ユニット本体１５２、供給パイプ１５４及び排出パイプ１５６を含み得る。
ユニット本体１５２は、抵抗体を備え、冷却剤Ｃが内部に満たされ得る。このようなユニット本体１５２は、ドレインケース１１０の内部に備えられ、リレーユニット１３０と所定の距離で離隔して配置され得る。
供給パイプ１５４は、冷却システム２００から冷却剤Ｃの供給を受けるためのものであって、ユニット本体１５２の一側に備えられ、冷却システム２００と連通するように接続され得る。このような供給パイプ１５４は、冷却システム２００から冷却剤Ｃの供給を受けてユニット本体１５２の内部へ案内し得る。
排出パイプ１５６は、冷却剤Ｃを冷却装置２００へ送るためのものであって、ユニット本体１５２の一側で、供給パイプ１５４と所定の距離で離隔して、冷却システム２００と連通するように接続され得る。このような排出パイプ１５６は、ユニット本体１５２の内部の冷却剤Ｃが冷却装置２００側へ排出されるように案内し得る。
以下では、このような本実施例によるバッテリーパック１のバッテリーセル３５、４５、５５において、過熱などによる熱暴走のような異常状況の発生時、エネルギードレインユニット１００による熱暴走防止メカニズムについてより具体的に説明する。
図５及び図６は、図１のバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュールのバッテリーセルに異常状況が発生したときのエネルギードレインユニットの動作を説明するための図である。
図５を参照すると、バッテリーパック１において、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のうちエネルギードレインユニット１００と接続されていないバッテリーモジュール３０、５０において、異常状況による過熱や熱暴走状況が発生し得る。例えば、第１～第３バッテリーモジュール３０、４０、５０のうち第１バッテリーモジュール３０のバッテリーセル３５において異常状況による過熱や熱暴走状況が発生し得る。
この場合、断熱部材７０は、隣接するバッテリーモジュール４０側への熱伝達を優先的に遮断できる。また、エネルギードレインユニット１００は、異常状況の発生時、所定の温度以上の条件満足または制御ユニットの制御などによってリレーユニット１３０のスイッチが閉じられ得る。
これによって、エネルギードレインユニット１００と接続されたバッテリーモジュール４０、即ち、第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４５がエネルギードレインユニット１００によって外部短絡される。具体的には、第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４５の貯蔵エネルギーは、エネルギードレインユニット１００の抵抗ユニット１５０によって熱エネルギーに変換され得る。
ここで、第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４０のエネルギーは、ほぼＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）３０％以下に減少でき、このようなエネルギードレインユニット１００と接続された第２バッテリーモジュール４０のＳＯＣ減少によって、バッテリーモジュール３０、４０、５０間の熱伝播をさらに効果的に防止できる。
図６を参照すると、バッテリーパック１において、エネルギードレインユニット１００と接続されたバッテリーモジュール４０において異常状況による過熱や熱暴走状況が発生する場合、エネルギードレインユニット１００は、異常状況の発生時、所定の温度以上の条件満足または制御ユニットの制御などによってリレーユニット１３０のスイッチが閉じられ得る。
同様に、第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４５がエネルギードレインユニット１００によって外部短絡され得る。具体的には、第２バッテリーモジュール４０のバッテリーセル４５の貯蔵エネルギーは、エネルギードレインユニット１００の抵抗ユニット１５０によって熱エネルギーに変換され得る。
これによって、第２バッテリーモジュール４０から第１バッテリーモジュール３０や第３バッテリーモジュール５０側へ伝達される熱エネルギーを急激に低めて、隣接するバッテリーモジュール３０、５０側への熱伝播を効果的に防止することができる。この際、断熱部材７０によっても熱伝達が遅延可能であることは勿論である。
一方、このようなエネルギードレインユニット１００の動作時、抵抗ユニット１５０の供給パイプ１５４及び排出パイプ１５６は、冷却システム２００から冷却剤Ｃのユニット本体１５２側への供給及びユニット本体１５２の外部への排出をガイドし、ユニット本体１５２の内部で冷却剤Ｃの円滑な循環を図ることができる。これによって、抵抗ユニット１５０は、安全性をさらに維持しながらバッテリーセル４５の貯蔵エネルギーを熱エネルギーに効果的に変換できる。
図７は、本発明の他の実施例によるバッテリーパックを説明するための図であり、図８は、図７のエネルギードレインユニットを説明するための図である。
本実施例によるバッテリーパック２は、前述した実施例のバッテリーパック１と類似であるので、前述した実施例と実質的に同一または類似の構成については重複する説明を省略し、以下、前述した実施例との差異点を中心にして説明する。
図７及び図８を参照すると、バッテリーパック２は、パックケース１０、バッテリーモジュール３０、４０、５０、断熱部材７０及びエネルギードレインユニット３００を含み得る。
パックケース１０、バッテリーモジュール３０、４０、５０及び断熱部材７０は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるので、以下、重複する説明を省略する。
エネルギードレインユニット３００は、ドレインケース３１０、リレーユニット３３０及び抵抗ユニット３５０を含み得る。
ドレインケース３１０及びリレーユニット３３０は、前述した実施例のドレインケース１１０及びリレーユニット１３０と実質的に同一または類似であるので、以下、重複する説明を省略する。
抵抗ユニット３５０は、抵抗体を備え、内部に絶縁油３５５が満たされ得る。絶縁油３５５は、抵抗ユニット３５０の内部で抵抗体を冷却させることができる。
本実施例によるバッテリーパック２の場合、エネルギードレインユニット３００の抵抗ユニット３５０の内部に絶縁油３５５が満たされるので、別の冷却装置２００と追加的に接続しなくても抵抗ユニット３５０をさらに簡便に冷却させることができる。
以上のような多様な実施例によって、複数個のバッテリーモジュール３０、４０、５０のバッテリーセル３５、４５、５５の異常状況の発生時、熱暴走による熱伝播をより迅速に抑制可能なバッテリーパック１、２及びそれを含む電力貯蔵装置を提供することができる。
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該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多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはいけない。
１、２ バッテリーパック
１０ パックケース
３０ 第１バッテリーモジュール
４０ 第２バッテリーモジュール
５０ 第３バッテリーモジュール
７０、８０ 断熱部材
１００ エネルギードレインユニット
１１０ ドレインケース
１３０ リレーユニット
１５０ 抵抗ユニット
１５２ ユニット本体
１５４ 供給パイプ
１５６ 排出パイプ
２００ 冷却装置
３００ エネルギードレインユニット
３１０ ドレインケース
３３０ リレーユニット
３５０ 抵抗ユニット
３５５ 絶縁油

Claims (10)

  1. バッテリーパックであって、
    外観を形成するパックケースと、
    前記パックケース内に備えられ、少なくとも一つのバッテリーセルを含む複数個のバッテリーモジュールと、
    前記複数個のバッテリーモジュールの間に備えられる少なくとも一つの断熱部材と、
    前記少なくとも一つの断熱部材と離隔し、前記複数個のバッテリーモジュールのうちいずれか一つのバッテリーモジュールと接続され、前記複数個のバッテリーモジュールのうち少なくとも一つのバッテリーモジュールの熱暴走時、前記いずれか一つのバッテリーモジュールを外部短絡させるエネルギードレインユニットと、を含み、
    前記エネルギードレインユニットは、２つのバッテリーモジュールに挟まれた特定の１つのバッテリーモジュールのみに接続されていることを特徴とする、バッテリーパック。
  2. 前記エネルギードレインユニットは、
    前記いずれか一つのバッテリーモジュールのバッテリーセルと接続され、オンオフ動作可能に設けられるリレーユニットと、
    前記リレーユニットと接続され、前記パックケースの外部に設けられる抵抗ユニットと、を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。
  3. 前記エネルギードレインユニットは、
    前記パックケースの外部に備えられ、前記リレーユニットと前記抵抗ユニットを収容するドレインケースを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. 前記複数個のバッテリーモジュールのうち少なくとも一つのバッテリーモジュールの熱暴走時、前記リレーユニットのスイッチがオンされ、前記いずれか一つのバッテリーモジュールの少なくとも一つのバッテリーセルの貯蔵エネルギーは、前記抵抗ユニットによって熱エネルギーに変換されることを特徴とする、請求項２または３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記抵抗ユニットは、前記エネルギードレインユニットの外部の冷却装置と連結され、前記冷却装置から供給される冷却剤が満たされることを特徴とする、請求項２～４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 前記抵抗ユニットは、
    前記冷却装置から前記冷却剤の供給を受けるための供給パイプと、
    前記供給パイプと離隔し、前記冷却剤を前記冷却装置へ送るための排出パイプと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記抵抗ユニットは、内部に絶縁油が満たされることを特徴とする、請求項２～６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  8. 前記複数個のバッテリーモジュールは、少なくとも三つ備えられ、各々複数個のバッテリーセルを含み、
    前記少なくとも三つのバッテリーモジュールは、前記複数個のバッテリーセルの積層方向に沿って相互に積層されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  9. 前記エネルギードレインユニットは、前記少なくとも三つのバッテリーモジュールのうち中央に配置されるバッテリーモジュールと接続されることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリーパック。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の少なくとも一つのバッテリーパックを含むことを特徴とする、電力貯蔵装置。
JP2022531579A 2020-03-27 2021-01-06 バッテリーパック及び電力貯蔵装置 Active JP7405980B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0037746 2020-03-27
KR1020200037746A KR20210120700A (ko) 2020-03-27 2020-03-27 배터리 팩 및 전력 저장 장치
PCT/KR2021/000139 WO2021194064A1 (ko) 2020-03-27 2021-01-06 배터리 팩 및 전력 저장 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023504801A JP2023504801A (ja) 2023-02-07
JP7405980B2 true JP7405980B2 (ja) 2023-12-26

Family

ID=77892252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022531579A Active JP7405980B2 (ja) 2020-03-27 2021-01-06 バッテリーパック及び電力貯蔵装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11862821B2 (ja)
EP (1) EP4050752A4 (ja)
JP (1) JP7405980B2 (ja)
KR (1) KR20210120700A (ja)
CN (1) CN115023874A (ja)
AU (1) AU2021243762A1 (ja)
WO (1) WO2021194064A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040004464A1 (en) 2001-11-07 2004-01-08 Hisashi Tsukamoto Safety method, device and system for an energy storage device
JP2019131654A (ja) 2018-01-30 2019-08-08 積水化学工業株式会社 熱膨張性耐火樹脂組成物、熱膨張性耐火シート及び該熱膨張性耐火シートを備えたバッテリーセル

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100648704B1 (ko) 2005-07-29 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
JP5422810B2 (ja) 2009-03-26 2014-02-19 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ 予備電源システム及び予備電源システム保護方法
FR2972304A1 (fr) * 2011-03-02 2012-09-07 Commissariat Energie Atomique Batterie avec gestion individuelle des cellules
JP6179719B2 (ja) 2013-10-28 2017-08-16 三菱自動車工業株式会社 電池装置
US9627678B2 (en) 2014-05-14 2017-04-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Battery module with a controllable external heat sink
ES2626047T3 (es) * 2014-08-29 2017-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Diseño de la parte activa del aceite en un gas
KR102498314B1 (ko) 2014-10-31 2023-02-09 주식회사 아모그린텍 단열막을 포함하는 배터리 패키지
DE102015002080A1 (de) 2015-02-18 2016-08-18 Audi Ag Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, Batterie sowie Kraftfahrzeug
US20170256760A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-07 Bosch Battery Systems GmbH Battery Pack
JP2017175705A (ja) * 2016-03-22 2017-09-28 Ntn株式会社 二次電池の劣化抑制装置および個別劣化抑制装置
KR102053988B1 (ko) 2016-09-21 2019-12-09 주식회사 엘지화학 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법
DE102016224002A1 (de) 2016-12-02 2018-06-07 Audi Ag Entladen von einem wenigstens zwei Batteriezellen aufweisenden Batteriemodul einer wenigstens zwei Batteriemodule aufweisenden Batterie
KR20180080938A (ko) 2017-01-05 2018-07-13 삼성전자주식회사 배터리 팩으로부터 출력된 전력을 제어하는 회로 및 배터리 팩
CN110392956B (zh) 2017-01-09 2023-06-23 米沃奇电动工具公司 电池组
CN110337742B (zh) 2017-03-03 2022-03-22 日产自动车株式会社 二次电池以及二次电池的控制方法
GB2561211B (en) 2017-04-05 2019-09-04 Siemens Ag Cooling system
CN111031993B (zh) 2017-05-08 2022-11-11 凯斯凯德设计有限公司 液体分配设备
KR20180125771A (ko) 2017-05-16 2018-11-26 (주)스마트어플라이언스 이중 보호 회로를 구비하는 보조 배터리 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040004464A1 (en) 2001-11-07 2004-01-08 Hisashi Tsukamoto Safety method, device and system for an energy storage device
JP2019131654A (ja) 2018-01-30 2019-08-08 積水化学工業株式会社 熱膨張性耐火樹脂組成物、熱膨張性耐火シート及び該熱膨張性耐火シートを備えたバッテリーセル

Also Published As

Publication number Publication date
US11862821B2 (en) 2024-01-02
WO2021194064A1 (ko) 2021-09-30
EP4050752A1 (en) 2022-08-31
AU2021243762A1 (en) 2022-06-16
US20220367992A1 (en) 2022-11-17
CN115023874A (zh) 2022-09-06
EP4050752A4 (en) 2022-12-28
JP2023504801A (ja) 2023-02-07
KR20210120700A (ko) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102330377B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치
AU2020375429A1 (en) Battery module, and battery rack and power storage device comprising battery module
US20220359931A1 (en) Power storage device
JP7150034B2 (ja) バッテリーモジュール、該バッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
CN113661597A (zh) 具有用于防止连环起火的能量消耗电阻器的电池组
JP7379657B2 (ja) バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーラック、並びに電力貯蔵装置
JP7225399B2 (ja) バッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
JP7405980B2 (ja) バッテリーパック及び電力貯蔵装置
JP7321298B2 (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置
EP4023308A1 (en) Battery module, battery rack comprising same battery module, and power storage device comprising same battery rack
KR20220056028A (ko) 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차
AU2020312301A1 (en) Battery rack and power storage apparatus comprising same
JP7417749B2 (ja) 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そのバッテリーパックを含む自動車
KR20220056315A (ko) 배터리 팩의 냉각 시스템 및 이를 포함하는 자동차
KR20220056314A (ko) 배터리 팩의 냉각 시스템 및 이를 포함하는 자동차
KR20230099651A (ko) 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차
JP2024505950A (ja) 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
KR20210006182A (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
KR20220056027A (ko) 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치
KR20230099541A (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차
KR20240042382A (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230522

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230822

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7405980

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150