KR20120039796A - 우수한 안전성의 단위모듈 제조용 모듈 하우징 및 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀 둘 이상을 포함하는 단위모듈을 제조하기 위한 모듈 하우징으로서, 상기 모듈 하우징은 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들의 외면 전체를 감싸면서 상호 결합되는 커버부재(a) 및 커버부재(b)로 이루어져 있고, 상기 커버부재들(a, b)의 양측 단부에는 길이방향에서 소정의 간격으로 조립 체결구조의 결합부가 형성되어 있으며, 전지셀의 부피팽창에 따른 응력에 의해 전지셀들의 전극단자 연결부위가 파열되면서 단전이 이루어지도록, 상기 결합부는 전지셀의 부피 팽창시 체결이 해제되는 취약 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징을 제공한다.

Description

우수한 안전성의 단위모듈 제조용 모듈 하우징 및 이를 포함하는 전지모듈 {Module Housing for Unit Module of Improved Safety and Battery Module Comprising the Same}

본 발명은 우수한 안전성의 단위모듈 제조용 모듈 하우징 및 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀 둘 이상을 포함하는 단위모듈을 제조하기 위한 모듈 하우징으로서, 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들의 외면 전체를 감싸면서 상호 결합되는 커버부재(a) 및 커버부재(b)로 이루어져 있고, 길이방향에서 소정의 간격으로 조립 체결구조의 결합부가 상기 커버부재들(a, b)의 양측 단부에 형성되어 있으며, 전지셀의 부피팽창에 따른 응력에 의해 전지셀들의 전극단자 연결부위가 파열되면서 단전이 이루어지도록, 상기 결합부는 전지셀의 부피 팽창시 체결이 해제되는 취약 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈이 사용된다.

종래의 대표적인 파우치형 전지는 파우치형 전지케이스의 내면에 형성된 수납부에 전극조립체를 장착한 상태로 그것의 양측면과 상단부 및 하단부를 열융착시켜 만들어진다. 그러나, 전지케이스 자체의 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위하여, 일반적으로 전지셀들을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다.

그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간 활용도의 문제점이 초래된다. 또한, 전지셀의 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 초래된다.

이와는 별도로, 다수의 전지셀들을 사용하여 전지모듈을 구성하거나 또는 소정 단위의 전지셀들로 이루어진 단위모듈 다수를 사용하여 전지모듈을 구성하는 경우, 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로, 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하다.

더욱이, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위한 다수의 부재들의 결합, 용접, 솔더링 등을 위한 공간이 요구되며, 그로 인해 시스템 전체의 크기는 커지게 된다. 이러한 크기 증가는 앞서 설명한 바와 같은 측면에서 바람직하지 않으며, 따라서, 보다 콤팩트하고 구조적 안정성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 높은 실정이다.

한편, 리튬 이차전지는 우수한 전기적 특성을 가지고 있음에 반해 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 과충전, 과방전, 고온에의 노출, 전기적 단락 등 비정상적인 작동 상태에서 전지 구성요소들인 활물질, 전해질 등의 분해반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고, 이로 인해 초래된 고온 고압의 조건은 상기 분해반응을 더욱 촉진하여 급기야 발화 또는 폭발을 초래하기도 한다.

따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과방전, 과전류시 전류를 차단하는 보호회로, 온도 상승시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element), 가스 발생에 따른 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트 등의 안전 시스템이 구비되어 있다.

예를 들어, 원통형의 소형 이차전지에서는 원통형 캔에 내장되어 있는 양극/분리막/음극의 전극조립체(발전소자) 상부에 PTC 소자 및 안전벤 트가 통상적으로 설치되어 있고, 각형 또는 파우치형의 소형 이차전지에서는 발전소자가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 각형 캔 또는 파우치형 케이스의 상단에 보호회로 모듈, PTC 소자 등이 일반적으로 탑재되어 있다.

리튬 이차전지의 안전성 문제는 멀티-셀 구조의 중대형 전지팩에서 더욱 심각하다. 멀티-셀 구조의 전지팩에서는 다수의 전지셀들이 사용됨으로 인해, 일부 전지셀에서의 작동 이상은 다른 전지셀들로 연쇄반응을 유발할 수 있고, 그로 인한 발화 및 폭발은 자칫 대형 사고를 초래할 수 있기 때문 이다.

따라서, 중대형 전지팩에는 과방전, 과충전, 과전류 등으로부터 전지셀을 보호하기 위한 퓨즈, 바이메탈, BMS (Battery Management System) 등의 안전 시스템이 구비되어 있다.

그러나, 리튬 이차전지는 계속적인 사용, 즉, 계속적인 충방전 과정에서 발전소자, 전기적 연결부재 등이 서서히 열화되는 바, 예를 들어, 발전소자의 열화는 전극재료, 전해질 등의 분해에 의해 가스 발생을 유발하며, 그로 인해 전지셀(캔, 파우치형 케이스)은 서서히 팽창하게 된다.

또한, 정상적인 상태에서는 안전 시스템인 BMS가 과방전, 과충전, 과전류 등을 탐지하고 전지팩을 제어/보호하고 있으나, 비정상적인 상황에서 BMS가 작동되지 않으면 위험성이 커지고 안전을 위한 전지팩 제어가 어려워진다.

중대형 전지팩은 일반적으로 다수의 전지셀들이 일정한 케이스 내에 고정된 상태로 장착되어 있는 구조로 되어 있으므로, 각각의 팽창된 전지셀 들은 한정된 케이스 내에서 더욱 가압되고, 비정상적인 작동 조건 하에서 발화 및 폭발의 위험성이 크게 높아진다.

BMS는 전지모듈 어셈블리의 정상적인 작동 조건에서 전원 개폐부를 온(ON) 상태로 유지하고, 이상이 감지되었을 때 오프(OFF) 상태로 전환시켜 전지모듈 어셈블리의 충방전 작동을 중지시킨다.

반면에, BMS의 오작동 또는 미작동시에는 BMS로부터 어떠한 제어도 이루어지지 않으므로, 전원 개폐부는 계속적으로 온(ON) 상태로 유지되어, 비정상적인 작동 상태에서도 전지모듈 어셈블리은 계속적으로 충방전 작동이 이루어진다.

따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하면서 중대형 전지팩의 안전성을 근본적으로 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 첫 번째 목적은 전지셀의 낮은 기계적 강성을 효과적으로 보강하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 별도의 체결부재 없이도 용이하게 결합이 가능한 단위모듈 제조용 외장부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 두 번째 목적은 과충전, 과방전, 과전류 등의 비정상적인 작동 또는 장기간의 충방전에 따른 열화로 전지셀이 팽창할 때, 기계적 체결이 해제되어 전극단자 연결부위를 파열시키고 단전을 이룸으로써, 전지셀의 안전성을 향상시키는 구조의 단위모듈 제조용 외장부재를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 세 번째 목적은 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 다수의 부재들을 사용하지 않고도, 간단한 조립방법에 의해 제조함으로써 전 반적인 제조비용을 낮추고, 작업시 또는 작동시 단락이나 파손 등의 위험 성을 줄일 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 네 번째 목적은 상기 전지모듈을 단위체로 사용하여 소망하는 출력과 용량으로 제조되는 중대형 전지시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단위모듈 제조용 모듈 하우징은, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀 둘 이상을 포함하는 단위모듈을 제조하기 위한 모듈 하우징으로서, 상기 모듈 하우징은 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들의 외면 전체를 감싸면서 상호 결합되는 커버부재(a) 및 커버부재(b)로 이루어져 있고, 상기 커버부재들(a, b)의 양측 단부에는 길이방향에서 소정의 간격으로 조립 체결구조의 결합부가 형성되어 있으며, 전지셀의 부피팽창에 따른 응력에 의해 전지셀들의 전극단자 연결부위가 파열되면서 단전이 이루어지도록, 상기 결합부는 전지셀의 부피 팽창시 체결이 해제되는 취약 구조를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 단위모듈 제조용 모듈 하우징은 부피 팽창 현상이 발생하지 않은 상황에서는 조립 체결구조를 갖는 커버부재들이 전지셀을 감싸면서 결속하여, 충격 또는 진동과 같은 환경에서 전지셀의 견고한 구조를 유지하도록 할 수 있고, 센서, 릴레이 등과 같은 전기적 장치의 추가 없이 부피 팽창시 전극단자 연결부위의 파열에 의해, 전기적 연결이 끊어서 안전성을 담보할 수 있다.

따라서, 발화 또는 폭발을 방지하고 전지셀의 안전성을 확보할 수 있고, 종래와 같이 전기적 신호를 사용하는 방법이 아니라 증가하는 압력을 이용하여 단전을 이루는 방식으로서 작동 신뢰성이 매우 높은 효과가 있다.

상기 판상형 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 전지셀이고, 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 외주면이 실링되고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있다.

구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.

이러한 전지셀들은 2 또는 그 이상의 단위로 합성수지 또는 금속 소재의 고강도 커버부재에 감싸인 구조로 하나의 단위모듈을 구성할 수 있는 바, 상기 고강도 커버부재는 기계적 강성이 낮은 전지셀을 보호하면서 충방전시의 반복적인 팽창 및 수축의 변화를 억제하여 전지셀의 실링부위가 분리되는 것을 방지하여 준다. 따라서, 궁극적으로 더욱 안전성이 우수한 중대형 전지모듈의 제조가 가능해 진다. 단위모듈은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들이 직렬로 상호 연결되어 있는 구조로서, 예를 들어, 상기 전극 단 자들의 연결부가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 2 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 고강도 커버부재를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

단위모듈 내부 또는 단위모듈 상호간의 전지셀들은 직렬 또는 병렬 방식으로 연결되어 있으며, 바람직한 예에서, 전지셀들을 그것의 전극단자 들이 연속적으로 상호 인접하도록 길이방향으로 직렬 배열한 상태에서 전극단자들을 결합시킨 뒤, 2 또는 그 이상의 단위로 전지셀들을 중첩되게 접고 소정의 단위로 커버부재에 의해 감쌈으로써 다수의 단위모듈들을 제조할 수 있다.

그러나, 단위모듈의 제조방법이 상기 방식으로 한정되는 것은 아닌 바, 예를 들어, 전지셀들을 커버부재로 감싼 상태에서 전극단자들의 연결부위를 상호 결합하여 단위모듈을 제조하는 방식도 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 단위모듈은 매우 다양한 방식으로 제조될 수 있음은 물론이다.

상기 전극단자들의 결합은 용접, 솔더링, 기계적 체결 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 용접을 이용하여 연결할 수 있다.

상기 전지셀의 외주면 실링부 중 측면 실링부는 커버부재의 내면 형상에 대략 일치하도록 절곡시킴으로써 공간 활용도를 향상시켜 보다 콤팩트한 구조의 전지모듈을 제조할 수 있다.

한편, 이차전지의 경우 충방전 과정에서 발열이 일어나게 되며, 발생한 열을 외부로 효과적으로 방출하는 것은 전지의 수명을 연장시키는 중요한 요소로 작용하게 된다.

따라서, 상기 커버부재는 내부의 전지셀에서 발생하는 열이 외부로 방출되는 것이 더욱 용이할 수 있도록 높은 열전도성의 금속 판재로 이루어진 것일 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명의 커버부재에는 폭 방향(횡 방향)으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 돌출부들이 그것의 외면에 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 그 중 양단의 선형 돌출부들은 커버부재의 폭 길이보다 짧고, 서로 대각선 위치에 형성되어 있다.

이러한 양단의 선형 돌출부의 형상은 적층시 인접하는 전지모듈과 상 호 대응되는 형상을 갖고 있어서 전지모듈 간에 적층되는 위치가 뒤바뀌 거나 또는 어긋나는 것을 방지하는 효과가 있다. 그러나, 상기와 같은 효과를 발휘하기 위한 다양한 변형 구조들이 가능함은 물론이며, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기와 같은 구조에서, 전지모듈은 적층된 상태에서 커버부재의 폭 방향뿐만 아니라 길이 방향으로도 냉매(예를 들어, 공기)가 유동할 수 있어서, 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.

상기 결합부의 조립 체결구조는 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 커버부재(a)의 양측 단부에 형성된 체결 돌기, 및 상기 체결 돌기에 대응하는 형상으로 커버부재(b)에 형성된 체결 홈의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 구조에서, 체결 돌기가 그에 대응되는 체결 홈에 슬라이딩 방식으로 체결됨으로써 한 쌍의 커버부재(a)와 커버부재(b)의 기계적 체결이 이루어질 수 있다.

이 경우, 조립 체결구조로 다른 체결부재의 사용 없이 간단히 모듈 하우징의 간단한 결합이 가능하여 제조 생산성이 향상됨과 동시에 콤팩트한 단위모듈의 생산이 가능하며, 앞서 설명한 것과 같이, 체결된 커버부재들이 전지셀을 감싸면서 결속하여, 충격 또는 진동과 같은 환경에서 전지셀의 견고한 구조를 유지하는 효과가 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 결합부 중의 상기 취약 구조는 전지셀의 부피팽창에 따른 응력에 의해 전지셀들의 전극단자 연결부위가 파열되면서 단전이 이루어지는 작용을 유도하는 역할을 하는 바, 바람직하게는, 전지셀의 팽창률이 전지셀의 두께를 기준으로 30% 이상일 때 체결이 해제되는 구조일 수 있다. 취약 구조의 체결 해제 조건이 너무 작은 경우에는 정상적인 작동 조건에서도 단전을 유도할 수 있으므로 바람직하지 않다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 취약 구조는, 전극단자에 인접한 부위에 형성되어 있으며, 단전 효과를 극대화할 수 있도록, 모듈 하우징의 전체 길이를 기준으로 5 내지 30%의 길이에서 전극단자 쪽의 결합부 상에 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 취약 구조의 위치가 전극단자로부터 지나치게 떨어진 위치에 형성되어 있는 경우에는, 앞서 설명한 바와 같은 단전 유도 효과를 발휘하기 어려우므로, 바람직하지 않다.

따라서, 상기와 같은 조건에 의해, 전지셀이 팽창될 때, 그것의 내부 압력이 전지모듈 또는 전지셀의 직렬 연결부위에 집중됨으로써, 용이하게 소망하는 단전과정이 진행될 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 결합부는 체결 돌기와 체결 홈의 조합으로 이루어진 3개 이상의 체결 단위들이 등 간격으로 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 이러한 구조에서 취약 구조 상의 체결 단위는 나머지 체결 단위보다 상대적으로 낮은 체결력을 가지도록 구성할 수 있다.

이를 위하여, 예를 들어, 상기 취약 구조 상의 체결 단위는 나머지 체결 단위보다 상대적으로 낮은 높이의 체결 돌기를 포함하는 구조일 수 있으며, 이 경우, 상기 취약 구조 상의 체결 단위는 나머지 체결 단위에 대해 10 내지 70%의 체결력을 가지도록 구성할 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 취약 구조상에는 체결 단위가 형성되어 있지 않도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 커버부재들(a, b)의 결합력은 실질적으로 결합부의 나머지 체결 단위들에 의해 제공된다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 결합부의 취약 구조에 대응하는 위치에서 커버부재의 일측 또는 양측 외면에, 전지셀의 부피팽창에 의해 전극단자들의 연결부위를 파열시키며 단전이 이루어지도록, 전지셀의 부피 팽창에 취약한 취약부가 더 형성되어 있는 구조일 수 있다.

이 경우, 상기 취약부는 커버부재가 부분적으로 개방되어 있는 절취 구조 또는 커버부재에 노치가 형성되어 있는 노치 구조일 수 있다.

상기 취약부는 필요에 따라 한 쌍의 커버부재들 중 하나에만 형성될 수도 있고, 둘 모두에 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 취약부가 하나의 커버부재에만 형성되어 있어서, 부피 팽창시 전지셀의 국부적인 변형을 일측 방향으로만 집중적으로 유도하여 단전을 이룰 수 있으므로, 양측의 커버부재에 취약 구조가 모두 형성된 경우에 비하여 효과적일 수 있다.

본 발명은 또한, 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들의 외면 전체를 상기 모듈 하우징으로 감싸여 있는 단위모듈을 제공한다.

상기 전지셀은 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이룸으로써 단위모듈을 형성한다.

또한, 본 발명은 상기 단위모듈 다수개가 직렬로 연결된 상태로 적층되어 있는 전지모듈을 제공한다.

본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀 또는 단위모듈의 전극 단자 연결 부위를 부피 팽창에 대해 취약한 구조로 형성함으로써, 부피 팽창 부피가 한계치인 소정 값 이상에 도달하면, 전극단자 연결부위로 팽창 응력이 집중되도록 하여 전극단자 연결부위가 물리적으로 변형되면서 파열되도록 유도한다.

또한, 본 발명은 상기 전지모듈, 상기 전지모듈의 작동 상태를 검출하여 제어하는 BMS(Battery Management System), 및 상기 전지모듈과 외부 입출력 회로 사이에 위치하며 BMS의 작동 명령에 의해 전지모듈과 외부 입출력 회로의 연결을 개폐하는 전원 개폐부를 포함하고 있고, 상기 전지모듈은 BMS와 독립적으로 비정상적인 작동 조건에서 전원 개폐부와의 연결이 단전되는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

종래 중대형 전지팩의 경우, 전지모듈에서 과전류 또는 과전압이 인가된면, BMS는 전원 개폐부에서 전지모듈과 외부 입출력 회로의 연결을 차단하여, 과전류 또는 과전압으로 인해 안전성의 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.

그러나, BMS가 오작동되거나 작동되지 않는 경우, BMS는 전원 개폐부를 제어할 수 없으므로, 비정상적인 조건의 전지모듈이 외부 입출력 회로와 연결되어 심각한 문제가 초래될 수 있다.

이와는 달리, 본 발명의 중대형 전지팩은 BMS와 독립적으로 비정상적인 작동 조건에서 전원 개폐부와의 연결을 단절하는 구조로 이루어진 전지모듈을 포함하고 있으므로, 전지모듈의 과충전, 과방전, 과전류 등과 같은 이상 발생시, 앞서 설명한 바와 같이 부피 팽창에 의한 전지셀 내부의 팽창 응력에 의해 전극단자 연결부위가 단락되어 전지모듈 자체적으로 전원 공급을 중단하므로, BMS가 미작동 또는 오작동을 하더라도 전지 모듈의 전원이 외부 입출력 단자와 통전되는 것을 방지할 수 있다.

참고로, 외부 입출력 회로는 차량의 모터, 전장 장치와 같은 외부 디바이스와 연결되어 있을 수 있으며, 예를 들어 직류 전기를 교류 전기로 변환하는 인버터 등으로 이루어질 수 있고, 전원 개폐부는 릴레이 등으로 구성될 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지팩은, 다수의 전지모듈들이 프레임 부재에 의해 고정되어 있고, 최외각 전지모듈들은 상기 프레임 부재에 고정된 밀폐부재에 의해 감싸여 있으며, 상기 전극단자 연결부위와 인접하고 있는 밀폐부재의 부위에는 부피 팽창된 전지모듈의 국부적인 변형을 유도하기 위한 형상의 절취부 또는 노치부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 프레임 부재는 다수의 전지모듈들의 적층체가 측면 방향으로 세워져 장착되는 하부 프레임과 그러한 하부 프레임에 결합되는 상부 프레임으로 이루어진 구조일 수 있다.

상기 상하 프레임 부재들은 전지모듈 적층체를 장착한 후 상호 조립 한 상태에서, 바람직하게는, 전지 모듈의 용이한 방열을 위해 전지모듈의 외 주면만을 감싸고 전지모듈의 측면이 외부로 노출되는 구조로 이루어져 있다.

즉, 상하 프레임 부재들은 전지모듈들의 외주면만이 고정되어 장착되도록 측면방향으로 개방된 구조일 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상하 프레임 부재들은 그것의 내면에 각각의 단위모듈이 수직으로 장착되기 위한 다수의 구획들이 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.

그러한 구획은 프레임 부재의 내측면에 단위모듈의 외주부가 삽입될 수 있는 홈이거나 및/또는 상기 홈에 대한 안정적인 장착을 돕기 위한 격벽의 형태일 수 있다.

상하 프레임 부재들은, 그 중의 하나의 부재(예를 들어, 하부 프레임 부재)에 전지모듈 적층체를 장착한 후 나머지 부재(예를 들어, 상부 프레임 부재)를 체결하여 조립하는 방식으로 결합된다.

프레임 부재들의 그러한 체결 방식은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 볼트와 너트의 체결부재를 사용하는 구조, 별도의 부재를 사용하지 않고 상호 결합될 수 있도록 하나의 프레임 부재에 후크가 형성되어 있고 나머지 프레임 부재에 상기 후크에 대응하는 체결구가 형성되어 있는 구조 등이 모두 가능하다.

상기 밀폐부재는 전지모듈들 간의 냉각 균일성을 더욱 높이기 위하여, 일 예로, 단열 소재로 이루어진 것이 바람직하며, 특히, 전지팩의 전체 중량을 최소화하면서 단열성을 높일 수 있도록, 상기 밀폐부재는 발포성 수지로 만들어질 수 있다.

상기 구조에서, 밀폐부재의 일부에도 상기 취약부에 대응하는 형상으로 절취부 또는 노치부가 형성되어 있을 수 있다.

즉, 부피 팽창시 전지모듈의 국부적인 변형을 유도하기 위해 형성되어 있는 모듈 하우징의 취약부에 대응하는 밀폐부재의 부위에 상기 취약부와 동일 또는 유사한 형상으로 절취부 또는 노치부를 형성함으로써, 부피 팽창시 전지모듈에서 전극단자 연결부위의 국부적인 변형을 더욱 용이하게 할 수 있다.

이러한 구조의 구체적인 예에서, 상기 중대형 전지팩은,

다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2 개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들이 프레임 부재에 의해 고정되어 있는 전지모듈 어셈블리; 및 상기 전지모듈들의 작동 제어를 위해 입출력 단자들의 배향 면이나 그것의 대향 면 또는 측면에 장착되어 있는 BMS (Battery Management System); 를 포함하고 있고, 상기 장방형 전지모듈 내부의 전지셀 또는 단위모듈들은 상기 육면 적층체의 한 쌍의 대향 면들에 평행하도록 배열되어 있고, 상기 대향 면들에는 상기 절취부 또는 노치부가 형성되어 있는 밀폐부재가 장착되어 있을 수 있다.

상기 중대형 전지팩은, 종 방향과 횡 방향으로 장방형 전지모듈 다수 개가 적층되어 육면 적층체를 이루고 있고 이러한 육면 적층체가 프레임 부재에 의해 고정됨으로써, 전체적으로 콤팩트하고 안정적인 구조를 가지며, 많은 수의 부재들을 사용하지 않고도 기계적 체결과 전기적 접속을 이룰 수 있다.

육면 적층체를 이루는 상기 다수의 장방형 전지모듈들은, 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 판상형 전지셀들을 둘 또는 그 이상의 개수로 적층하면 상기 장방형 전지모듈이 만들어진다. 바람직하게는, 둘 또는 그 이상의 개수로 단위모듈들을 적층하여 상기 장방형 전지모듈을 구성할 수 있다.

또한, 전지모듈의 작동 제어를 위한 전지 제어 시스템인 BMS(battery Management System)는 상기 입출력 단자들이 위치하는 면(단자 배향 면) 또는 상기 단자 배향 면의 대향 면에 장착되어 있어서, 입출력 단자들과 접속이 용이하고, 전기적 접속 구조와 그에 따라 조립 과정을 더욱 간소화할 수 있으며, 전기적 접속수단의 길이를 감소시켜 내부 저항의 증가를 방지하고, 외부 충격 등에 의해 접속수단이 단전되는 위험성을 감소시킬 수 있다.

그리고, 장방형 전지모듈 내부의 전지셀 또는 단위모듈들은 높은 공간 활용도를 달성하기 위해, 육면 적층체의 한 쌍의 대향 면들에 평행하도록 배열되어 있어서, 육면 적층체의 대향 면들에 대해 장방형 전지모듈들도 평행하게 배열되고, 상기 대향 면들에 장착되어 있는 고강도 측면 부재에는 절취부가 형성되어 있어서, 부피 팽창된 전지모듈의 국부적인 변형을 전극단자 연결부위로 용이하게 유도할 수 있다.

상기 구조에서, 장방형 전지모듈들의 육면 적층체의 외주 모서리를 고정하는 프레임 부재는 다양한 구조가 가능하며, 예를 들어, 12개의 육면체 모서리를 고정하는 각각의 프레임들이 일체로 형성되어 있는 구조, 적어도 1 면의 4개 모서리들을 고정하는 프레임들이 일체로 형성되어 있는 구조일 수 있다.

예를 들어, 육면 적층체 중 횡 방향에서 양 면에 위치하는 4개 모서리들을 고정하는 프레임들은 일체로 형성되어 있고, 나머지 개별 프레임들은 상기 일체형 프레임들과 체결되는 구조일 수 있다.

이러한 체결 구조는, 예를 들어, 상기 개별 프레임들을 2개 단위로 사용하여 상부 열의 장방형 전지모듈들과 하부 열의 장방형 전지모듈을 각각의 세트로 고정하고, 이들 개별 프레임들에 2개의 일체형 프레임을 체결함으로써, 전지모듈 어셈블리의 조립이 가능해지므로, 조립 공정의 효율성이 우수하다.

상기의 전지팩의 구조는 본 출원인의 선출원 제 10-2008-0106809 호 또는 제 10-2008-0060385 호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.

본 발명에 따른 중대형 전지팩은 장착 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 단위모듈 제조용 모듈 하우징은 부피 팽창 현상이 발생하지 않은 상황에서는 조립 체결구조를 갖는 커버부재들이 전지셀을 감싸면서 결속하여, 충격 또는 진동과 같은 환경에서 전지셀의 견고한 구조를 유지하도록 할 수 있다. 반면에, 체결부의 취약 구조는 부피 팽창시 기계적 단전을 유도함으로써, 발화 또는 폭발을 방지하고 전지셀의 안전성을 확보할 수 있으며, 작동 신뢰성이 매우 높은 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전지모듈은 전지셀의 낮은 강성을 보완하면서 중량 및 크기의 증가를 최소화할 수 있고, 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 다수의 부재 들을 사용하지 않고도 간단한 조립방법에 의해 제조함으로써 전반적인 제조 비용을 낮추고, 작업시 또는 작동시 단락이나 파손 등의 위험성을 줄일 수 있는 뿐만 아니라, 전지모듈을 단위체로 사용하여 소망하는 출력과 용량의 중대형 전지팩을 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 파우치 형 전지의 사시도이다;
도 2 내지 3은 본 발명의 실시예에 따라 직렬로 연결된 2 이상의 전지셀들의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 적층체의 사시도이다;
도 5는 상기 모듈 하우징의 결합구조를 나타낸 부분 확대도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 적층제의 사시도이다;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도이다;
도 9는 중대형 전지팩에서 전지모듈 어셈블리를 제외한 상태를 나타내는 사시도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지(100)는 두 개의 전극단자(110, 120)가 서로 대향하여 전지 본체(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다.

전지케이스(140)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(140a)과 상단부 및 하단부(140b, 140c)를 부착시킴으로써 전지(100)가 만들어진다.

전지케이스(140)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(140a)과 상단부 및 하단부(140b, 140c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다.

양측면(140a)은 상하 전지케이스(140)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(140b)와 하단부(140c)에는 전극단자(110, 120)가 돌출되어 있으므로 전극단자(110, 120)의 두께 및 전지케이스(140) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극단자(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.

도 2 내지 3에는 본 발명의 실시예에 따라 직렬로 연결된 2 이상의 전지셀들이 모식적으로 도시되어 있다.

우선 도 2를 참조하면, 두 개의 파우치형 전지셀들(101, 102)를 그것의 전극단자들(110, 120)가 연속적으로 상호 인접하도록 길이방향으로 직렬 배열한 상태에서, 전극단자들(110, 120)를 용접하여 상호 결합시킨 뒤, 두 개의 단위로 전지셀들(101, 102)를 중첩되게 접는다.

도 3에서 중첩되게 접혀진 상태의 전지셀 적층체(100 )에서 용접에 의해 결합된 전극단자 연결부위(130)는“ㄷ”자 모양으로 절곡되어 있음을 확인할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 단위모듈 적층체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 상기 모듈 하우징의 결합구조를 나타낸 부분 확대도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지실 적층체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 함께 참조하면, 단위모듈 적층체(200)는 전지셀들을 모듈 하우징(210)으로 감싼 구조로 제작된 4개의 단위모듈들(201, 202, 203, 204)을 서로 직렬로 연결한 후 지그재그로 적층한 구조로 이루어져 있다.

모듈 하우징(210)은 한 쌍의 커버부재들(211, 212)로 이루어져 있고, 그것들의 양측 단부에는 결합부(230)가 형성되어 있다.

결합부(230)는, 커버부재들(211, 212)이 서로 대면하도록 접촉시킨 상태로 가압하였을 때 탄력적인 결합에 의해 맞물릴 수 있도록, 커버부재(212)의 양측 단부에 형성된 체결 돌기들(222a, 222b), 및 체결 돌기(222a, 222b)에 대응하는 형상으로 커버부재(211)에 형성된 체결 홈(221a, 221b)의 조합인 체결 단위들로 이루어져 있다.

이러한 체결 단위는 모듈 하우징(200)의 양측 단부에서 길이방향으로 6개가 등간격으로 형성되어 있고, 평면상으로 사각형(A)일 수도 있고 원형(B)일 수도 있다. 따라서, 모듈 하우징(200)의 조립을 위해서 별도의 결합 부재 내지 가공 공정을 거칠 필요 없이 강력한 기계적 결합이 가능하며, 그러한 간편한 결합 방식은 양산 공정에의 적용에 특히 바람직하다.

전지모듈(300)은 단위모듈 적층체(200)를 측면으로 직립시킨 상태로 상하 조립형의 케이스(311, 312)에 장착한 구조로 이루어져 있고, 상부 케이스(311)의 전면에는 입출력 단자(320)가 형성되어 있다. 하부 케이스(312)의 전면에는 보호부재(330)가 형성되어 있고, 그 안에는 입출력 단자(320)와의 전기적 연결을 위한 버스 바(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

결합부(230)의 체결 단위들 중에서, 단위모듈들(201, 202, 203, 204)의 전극단자 연결부위(130)에 인접한 위치의 체결 단위(230c)는, 나머지 체결 단위들보다 상대적으로 낮은 체결력을 가진 취약 구조로 이루어져 있다. 예를 들어, 취약 구조의 체결 단위(230c)는 나머지 체결 단위보다 상대적으로 낮은 높이의 체결 돌기(222c)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.

따라서, 전지셀이 부피 팽창되었을 때, 결합부(230) 중 취약 구조의 체결 단위(230c)는 체결이 쉽게 해제되고, 그에 따라 커버부재들(211, 212)이 벌어지면서 전극단자 연결부위(130)이 파괴되어 단전이 발생하게 된다.

경우에 따라서는, 결합부(230)의 취약 구조 상에는 체결 단위(230c)가 형성되지 않은 구조로 이루어질 수도 있다.

전지셀의 부피 팽창시 상기와 같은 전극단자 연결부위(130)의 파괴에 의한 단전은, 단위모듈들(201, 202, 203, 204) 중 최외각에 위치한 단위모듈(201)을 감싸고 있는 모듈 하우징에서 전극단자 연결부위(130)와 인접한 부위에 형성된 절취부(220)에 의해 더욱 효과적으로 진행될 수 있다.

결과적으로, 결합부(230)의 취약 구조와 모듈 하우징 외면의 절취부(220)의 조합에 의해, 전지셀의 비정상적인 부피 팽창시 전극단자 연결부위(130)로 팽창력이 집중되도록 하여 전극단자 연결부위(130)의 파괴에 의해 소망하는 단전을 이룰 수 있다.

한편, 모듈 하우징(210)의 외면에는 폭 방향으로 서로 이격되어 있는 선형 돌출부들(211a, 211b, 211c, 211d, 211e)가 형성되어 있고, 커버부재(211)의 양단에는 폭 방향의 길이가 커버부재(211)보다 짧은 선형 돌출부들(211a, 211e)가 서로 대각선 위치에 형성되어 있음을 알 수 있다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 9에는 중대형 전지팩에서 전지모듈 어셈블리를 제외한 상태를 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 중대형 전지팩은 6개의 장방형 전지모듈 들(301, 302, 303, 304, 305, 306)로 이루어진 육면 적층체(410), 육면 적층체 (410)의 외주 모서리들을 고정하는 프레임 부재(420)로 이루어진 전지모듈 어셈블리(400)의 일측면에 전원 개폐부(430)와 BMS(440)가 장착된 구조로 구 성되며, 전체적으로 직육면체 형상을 나타낸다.

6개의 장방형 전지모듈들(301, 302, 303, 304, 305, 306)은 횡 방향으로 2개씩, 종 방향으로 3개씩 충적되어 있고, 그것의 일 측면에 형성되어 있는 입출력 단자들(500)이 서로 인접하도록 대향 배열 구조로 적층되어 있다. 즉, 상부 행의 전지모듈들(301, 302, 303)과 하부 행의 전지모듈들(304, 305, 306)이 가상 중심선을 중심으로 서로 대칭 구조를 이루도록, 상부 행의 전지모듈들(301, 302, 303)은 뒤집힌 형태로 하부 행의 전지모듈들(304, 305, 306) 상에 적층되어 있다.

프레임 부재(421)는 육면 적층체(410)의 12개 외주 모서리를 안정적으로 고정할 수 있도록 다수의 프레임들이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 육면 적층체(410)를 장착한 상태에서 육면 적층체(410)의 6개 면은 외부로 개방되게 된다.

입출력 단자들(500)이 위치하는 육면 적층체(410)의 정면 상에는, 필요에 따라 전류를 통전시켜 충전 및 방전을 행하고, 전지 시스템의 작동 개시 또는 분해 과정에서 적절한 전압 강하를 행하며, 장방형 전지모듈들(301, 302, 303, 304, 305, 306)의 전기적 접속을 행하고, 과전류, 과전압 등으로부터의 회로를 보호하기 위한 전원 개폐부(430)와 BMS(440)가 장착되어 있다. 장방형 전지모듈들(301, 302, 303, 304, 305, 306)의 입출력 단자들(500)은 서로 인접해 있으므로, 전원 개폐부(430)의 연결이 용이하고, 전기적 접속을 위한 부재의 길이를 대폭 줄일 수 있다.

전원 개폐부(430)가 장착된 면의 양 측면 프레임의 개방면에는 절취부(220)가 형성되어 있는 고강도 모듈 하우징(210)가 장착되어 있어서, 절취부(220)의 개방된 부위로 최외각 전지모듈(301)의 팽창을 유도하고, 절취부(220)와 인접한 최외각 전지모듈(301) 내부의 전극단자 연결부위 (130)가 최외각 전지모듈(301)의 팽창에 의해 파열 및 단전됨으로써 중대형 전지팩의 안전성을 담보하는 구조로 이루어져 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (23)

1. 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀 둘 이상을 포함하는 단위모듈을 제조하기 위한 모듈 하우징으로서,
   상기 모듈 하우징은 전지셀들의 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들의 외면 전체를 감싸면서 상호 결합되는 커버부재(a) 및 커버부재(b)로 이루어져 있고,
   상기 커버부재들(a, b)의 양측 단부에는 길이방향에서 소정의 간격으로 조립 체결구조의 결합부가 형성되어 있으며,
   전지셀의 부피팽창에 따른 응력에 의해 전지셀들의 전극단자 연결부위가 파열되면서 단전이 이루어지도록, 상기 결합부는 전지셀의 부피 팽창시 체결이 해제되는 취약 구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커버부재는 금속 판재로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 취약 구조는 전지셀의 팽창률이 전지셀의 두께를 기준으로 30% 이상일 때 체결이 해제되는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 취약 구조는 전극단자에 인접한 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 취약 구조는 모듈 하우징의 전체 길이를 기준으로 5 내지 30%의 길이에서 전극단자 쪽의 결합부 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부는, 커버부재(a)의 양측 단부에 형성된 체결 돌기, 및 상기 체결 돌기에 대응하는 형상으로 커버부재(b)에 형성된 체결 홈의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 결합부에는 체결 돌기와 체결 홈의 조합으로 이루어진 3개 이상의 체결 단위들이 등 간격으로 형성되어 있고, 취약 구조상의 체결 단위는 나머지 체결 단위보다 상대적으로 낮은 체결력을 가지는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 취약 구조 상의 체결 단위는 나머지 체결 단위에 대해 10 내지 70%의 체결력을 가지는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 취약 구조 상의 체결 단위는 나머지 체결 단위보다 상대적으로 낮은 높이의 체결 돌기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 결합부에는 체결 돌기와 체결 홈의 조합으로 이루어진 3개 이상의 체결 단위들이 등 간격으로 형성되어 있고, 취약 구조상에는 체결 단위가 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 커버부재의 외면에는 폭 방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 돌출부들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부의 취약 구조에 대응하는 위치에서 커버부재의 일측 또는 양측 외면에는, 전지셀의 부피팽창에 의해 전극단자들의 연결부위를 파열시키며 단전이 이루어지도록, 전지셀의 부피 팽창에 취약한 취약부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈 제조용 모듈 하우징.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 취약부는 커버부재가 부분적으로 개방되어 있는 절취 구조 또는 커버부재에 노치가 형성되어 있는 노치 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 모듈 하우징.
14. 전극단자 부위를 제외하고 전지셀들의 외면 전체 제 1 항에 따른 모듈 하우징으로 감싸여 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전지셀은 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고, 상기 전극단자들의 연결부는 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 단위모듈.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전지셀을 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위모듈.
17. 제 14 항에 따른 단위모듈 다수개가 직렬로 연결된 상태로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
18. 제 17 항에 따른 전지모듈, 상기 전지모듈의 작동 상태를 검출하여 제어하는 BMS(Battery Management System), 및 상기 전지모듈과 외부 입출력 회로 회로 사이에 위치하며 BMS의 작동 명령에 의해 전지모듈과 외부 입출력 회로의 연결을 개폐하는 전원 개폐부를 포함하고 있고,
    상기 전지모듈은 BMS와 독립적으로 비정상적인 작동 조건에서 전원 개폐부와의 연결이 단전되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 전지팩은,
    다수의 전지모듈들이 프레임 부재에 의해 고정되어 있고, 최외각 전지모듈들은 상기 프레임 부재에 고정된 밀폐부재에 의해 감싸여 있으며,
    상기 전극단자 연결부위와 인접하고 있는 밀폐부재의 부위에는 부피 팽창된 전지모듈의 국부적인 변형을 유도하기 위한 형상의 절취부 또는 노치부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 전지팩은,
    다수의 전지셀들 또는 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 장방형 전지모듈 다수 개가 그것의 폭 방향(종 방향) 및 높이 방향(횡 방향)으로 2개 또는 그 이상씩 적층되어 전체적으로 육면체 구조(육면 적층체)를 이루고 있고, 상기 육면 적층체의 외주 모서리들이 프레임 부재에 의해 고정되어 있는 전지모듈 어셈블리; 및 상기 전지모듈들의 작동 제어를 위해 입출력 단자들의 배향 면이나 그것의 대향 면 또는 측면에 장착되어 있는 BMS (Battery Management System); 를 포함하고 있고, 상기 장방형 전지모듈 내부의 전지셀 또는 단위모듈들은 상기 육면 적층체의 한 쌍의 대향 면들에 평행하도록 배열되어 있고, 상기 대향 면들에는 상기 절취부 또는 노치부가 형성되어 있는 밀폐부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 프레임 부재는 12개의 육면체 모서리를 고정하는 각각의 프레임들이 일체로 형성되어 있거나, 또는 적어도 1 면의 4개 모서리들을 고정하는 프레임들이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
22. 제 18 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 차량은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차인 것을 특징으로 하는 차량.

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