KR20210006182A - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 셀 조립체, 제1 배터리 셀 조립체와 이격되며, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 셀 조립체, 제2 배터리 셀 조립체의 일측 및 제1 배터리 셀 조립체의 일측에 구비되는 히트 싱크 및 히트 싱크에 접촉 배치되며, 제1 배터리 셀 조립체와 제2 배터리 셀 조립체 사이에 구비되는 열 폭주 방지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치{BATTERY MODULE, BATTERY RACK AND ENERGY STORAGE SYSTEM COMPRISING THE BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙은 다양한 전압과 용량 요구 조건 등에 따라, 이러한 배터리 랙을 적어도 하나 이상 구비하는 전력 저장 장치를 구성하기도 한다.
종래 전력 저장 장치를 구성하는 배터리 모듈의 경우, 복수 개의 배터리 모듈들을 포함하는 배터리 랙들을 수용하는 랙 컨테이너 내에 배터리 셀의 특성 상 발생될 수 있는 과열 등에 따른 화재 발생 등의 위험에 대처하기 위해 소방 시설 구조물이 구비된다.
그러나, 배터리 모듈 내에서 화재가 시작되는 경우, 신속한 화재 진압이 어려운 문제가 있다. 배터리 모듈 내에서 화재가 신속히 진압되지 않거나 불이 번지는 시간이 지연되지 않을 경우, 주변 배터리 모듈들로의 화재 전이가 빨라지는 문제가 있다. 이에 따라, 추후 랙 컨테이너 내의 소방 시설 구조물이 동작 시점에는 이미 복구하기 어려운 피해가 발생된 이후일 가능성이 높을 수 밖에 없는 문제가 있다.
그러므로, 화재 상황 발생 시 보다 신속한 조기 진압이 필요하며, 이를 위해서는 배터리 모듈 단위에서 화재 진압 및 화재 확산 방지가 필요하다. 즉, 배터리 모듈 내부에서 열 폭주를 방지하여 안전성을 확보하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배터리 셀의 이상 상황 발생 시 열 폭주를 방지하여 안전성을 확보할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 셀 조립체; 상기 제1 배터리 셀 조립체와 이격되며, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 셀 조립체; 상기 제2 배터리 셀 조립체의 일측 및 상기 제1 배터리 셀 조립체의 일측에 구비되는 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크에 접촉 배치되며, 상기 제1 배터리 셀 조립체와 상기 제2 배터리 셀 조립체 사이에 구비되는 열 폭주 방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 열 폭주 방지 유닛은, 상기 제1 배터리 셀 조립체와 상기 제2 배터리 셀 조립체 사이에 배치되는 압축 패드; 상기 압축 패드를 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 제1 배터리 셀 조립체와 상기 제2 배터리 셀 조립체의 단열을 위한 한 쌍의 단열 패드; 및 상기 한 쌍의 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 배치되며, 일단부가 상기 히트 싱크에 접촉 배치되는 한 쌍의 히트 스프레더;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 단열 패드는, 상기 제1 배터리 셀 조립체와 접촉 배치되는 제1 단열 패드; 및 상기 제1 단열 패드와 이격 배치되며, 상기 제2 배터리 셀 조립체와 접촉 배치되는 제2 단열 패드;를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 히트 스프레더는, 상기 제1 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 배치되는 제1 히트 스프레더; 및 상기 제1 히트 스프레더와 이격 배치되며, 상기 제2 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 배치되는 제2 히트 스프레더;를 포함할 수 있다.
상기 제1 히트 스프레더의 일단부와 상기 제2 히트 스프레더의 일단부는, 상기 히트 싱크에 접촉 배치될 수 있다.
상기 제1 히트 스프레더는, 상기 제1 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 구비되는 스프레더 본체; 및 상기 스프레더 본체의 단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크와 접촉 배치되는 스프레더 레그;를 포함할 수 있다.
상기 제2 히트 스프레더는, 상기 제2 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 구비되는 스프레더 본체; 및 상기 스프레더 본체의 단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크와 접촉 배치되는 스프레더 레그;를 포함할 수 있다.
상기 제1 히트 스프레더와 상기 제2 히트 스프레더는, 각각, 복수 개로 구비되어 다층 구조로 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 이상 상황 발생 시 열 폭주를 방지하여 안전성을 확보할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 열 폭주 방지 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 다양한 실시예들에 따른 열 폭주 방지 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열 시 열 폭주 방지 유닛을 통한 열 폭주 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 열 폭주 방지 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 제1 배터리 셀 조립체(100), 제2 배터리 셀 조립체(200), 히트 싱크(300) 및 열 폭주 방지 유닛(400)을 포함할 수 있다.
상기 제1 배터리 셀 조립체(100)는, 적어도 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(150)을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)가 복수 개의 배터리 셀(150)을 포함하는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀(150)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 및 원통형 이차 전지 중 적어도 하나로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀(150)이 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 제2 배터리 셀 조립체(200)는, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)와 이격되며, 적어도 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(250)을 포함할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)가 복수 개의 배터리 셀(250)을 포함하는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀(250)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 및 원통형 이차 전지 중 적어도 하나로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀(250)이 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 히트 싱크(300)는, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)의 상기 복수 개의 배터리 셀(150) 및 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)의 상기 복수 개의 배터리 셀(250)을 냉각시키기 위한 것으로, 내부에 상기 냉각을 위한 냉각 유로(350)가 마련될 수 있다.
이러한 상기 히트 싱크(300)는, 공냉식 또는 수냉식으로 마련될 수 있으며, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)의 일측, 구체적으로, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)의 하측 및 상기 제2 배터리 셀 조립체(100)의 일측, 구체적으로, 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)의 하측에 구비될 수 있다.
상기 열 폭주 방지 유닛(400)은, 상기 적어도 하나의 배터리 셀(150, 250)의 이상 상황 발생 시, 인접한 배터리 셀들(150, 250) 측으로의 열 폭주를 방지하기 위한 것으로서, 상기 히트 싱크(300)에 접촉 배치되며, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)와 상기 제2 배터리 셀 조립체(200) 사이에 구비될 수 있다.
이러한 상기 열 폭주 방지 유닛(400)은, 압축 패드(410), 한 쌍의 단열 패드(430, 440) 및 한 쌍의 히트 스프레더(450, 460)를 포함할 수 있다.
상기 압축 패드(410)는, 제1 배터리 셀 조립체(100) 및 제2 배터리 셀 조립체(200)의 배터리 셀들(150, 250)의 셀 스웰링 시, 흡수 및 완충 작용을 하는 것으로서, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)와 상기 제2 배터리 셀 조립체(100) 사이에 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 단열 패드(430, 440)는, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)와 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)의 단열을 위한 것으로서, 상기 압축 패드(410)를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 단열 패드(430, 440)는, 제1 단열 패드(430) 및 제2 단열 패드(440)를 포함할 수 있다.
상기 제1 단열 패드(430)는, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)와 접촉 배치될 수 있다. 이러한 상기 제1 단열 패드(430)는 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)의 배터리 셀(150)의 온도를 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 제1 단열 패드(430)는, 후술하는 제1 히트 스프레더(450)와 상기 제1 배터리 셀 조립체(100) 사이에서 단열을 확보하여, 후술하는 제1 히트 스프레더(450)의 기능 저하를 방지할 수 있다.
상기 제2 단열 패드(440)는, 상기 제1 단열 패드(430)와 이격 배치되며, 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)와 접촉 배치될 수 있다. 상기 제2 단열 패드(440)는, 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)와 접촉 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 단열 패드(440)는 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)의 배터리 셀(250)의 온도를 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 제2 단열 패드(440)는, 후술하는 제2 히트 스프레더(460)와 상기 제2 배터리 셀 조립체(200) 사이에서 단열을 확보하여, 후술하는 제2 히트 스프레더(460)의 기능 저하를 방지할 수 있다.
상기 한 쌍의 히트 스프레더(450, 460)는, 상기 한 쌍의 단열 패드(430, 440)와 상기 압축 패드(410) 사이에 배치되며, 일단부가 상기 히트 싱크(300)에 접촉 배치될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 히트 스프레더(450, 460)는, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100) 및 상기 제2 배터리 셀 조립체(200) 중 어느 하나에서, 배터리 셀(150, 250)의 이상 상황에 따른 고온 발생 시, 이상 상황이 발생한 배터리 셀(150, 250)에서 전달되는 열 에너지를 상기 히트 싱크(300) 측으로 신속히 전달하여, 인접한 다른 배터리 셀 조립체로 전파되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 한 쌍의 히트 스프레더(450, 460)는, 이상 상황 발생 시 상기 히트 싱크(300) 측으로의 신속한 열 에너지 전달을 위해, 높은 열 전도율을 갖는 히트 파이프 또는 그라파이트 시트로 구비될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 히트 스프레더(450, 460)는, 제1 히트 스프레더(450) 및 제2 히트 스프레더(460)를 포함할 수 있다.
상기 제1 히트 스프레더(450)는, 히트 파이프로 마련될 수 있으며, 상기 제1 단열 패드(430)와 상기 압축 패드(410) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 히트 스프레더(450)의 일단부는 상기 히트 싱크(300)에 접촉 배치될 수 있다.
상기 제2 히트 스프레더(460)는, 히트 파이프로 마련될 수 있으며, 상기 제1 히트 파이프(450)와 이격 배치되며, 상기 제2 단열 패드(440)와 상기 압축 패드(410) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 히트 스프레더(460)의 일단부는 상기 히트 싱크(300)에 접촉 배치될 수 있다.
이하에서는, 상기 배터리 모듈(10)의 다양한 실시예들에 따른 열 폭주 방지 유닛에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 배터리 모듈의 다양한 실시예들에 따른 열 폭주 방지 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 열 폭주 방지 유닛(405)은, 압축 패드(410), 제1 단열 패드(430), 제2 단열 패드(440), 제1 히트 스프레더(455) 및 제2 히트 스프레더(465)를 포함할 수 있다.
상기 압축 패드(410), 상기 제1 단열 패드(430) 및 상기 제2 단열 패드(440)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 제1 히트 스프레더(455)는, 복수 개의 그라파이트 시트로 구비될 수 있다. 이러한 상기 제1 히트 스프레더(455)는 복수 개로 구비되어 다층 구조로 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 히트 스프레더(455)가 복수 개로 구비되기에, 상기 배터리 모듈(10) 제작 시 요구되는 설계 용량 등에 따라, 보다 가변적이고 효율적으로, 상기 열 폭주 방지 유닛(405)을 구성할 수 있다.
상기 제2 히트 스프레더(465)는, 상기 제1 히트 스프레더(455)와 같이, 복수 개의 그라파이트 시트로 구비될 수 있다. 이러한 상기 제2 히트 스프레더(465), 또한, 복수 개로 구비되어 다층 구조로 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제2 히트 스프레더(455), 또한, 복수 개로 구비되기에, 상기 배터리 모듈(10) 제작 시 요구되는 설계 용량 등에 따라, 보다 가변적이고 효율적으로, 상기 열 폭주 방지 유닛(405)을 구성할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 열 폭주 방지 유닛(407)은, 압축 패드(410), 제1 단열 패드(430), 제2 단열 패드(440), 제1 히트 스프레더(480) 및 제2 히트 스프레더(490)를 포함할 수 있다.
상기 압축 패드(410), 상기 제1 단열 패드(430) 및 상기 제2 단열 패드(440)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 제1 히트 스프레더(480)는, 히트 파이프로 마련될 수 있으며, 스프레더 본체(482) 및 스프레더 레그(486)를 포함할 수 있다.
상기 스프레더 본체(482)는, 상기 제1 단열 패드(430)와 상기 압축 패드(410) 사이에 구비될 수 있다.
상기 스프레더 레그(486)는, 상기 스프레더 본체(382)의 단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크(300)와 접촉 배치될 수 있다. 이러한 상기 스프레더 레그(486)는 상기 제1 단열 패드(430)의 저부와 상기 히트 싱크(300) 사이에 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 스프레더 레그(486)를 통해 상기 제1 히트 스프레더(480)의 상기 히트 싱크(300)와의 접촉 면적을 넓힐 수 있어, 상기 열 에너지 전달 효율을 보다 더 높일 수 있다.
상기 제2 히트 스프레더(490)는, 히트 파이프로 마련될 수 있으며, 스프레더 본체(492) 및 스프레더 레그(496)를 포함할 수 있다.
상기 스프레더 본체(492)는, 상기 제2 단열 패드(440)와 상기 압축 패드(410) 사이에 구비될 수 있다. 상기 스프레더 레그(496)는, 상기 스프레더 본체(492)의 단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크(300)와 접촉 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 스프레더 레그(496)를 통해 상기 제2 히트 스프레더(490)의 상기 히트 싱크(300)와의 접촉 면적을 넓힐 수 있어, 상기 열 에너지 전달 효율을 보다 더 높일 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 배터리 모듈(10)의 적어도 하나의 배터리 셀(150, 250)의 이상 발열 시 상기 열 폭주 방지 유닛(400, 405, 407)을 통한 열 폭주 방지 매커니즘에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
도 6 및 도 7은 도 1의 배터리 모듈의 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열 시 열 폭주 방지 유닛을 통한 열 폭주 방지 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)에서, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100) 및 상기 제2 배터리 셀 조립체(200) 중 어느 하나의 배터리 셀(150, 250)에서, 상기 배터리 셀(150, 250)의 과열 등에 따른 이상 상황이 발생할 수 있다.
이 경우, 어느 배터리 셀 조립체에서 이상 상황에 따른 높은 열 에너지로 다른 배터리 셀 조립체로 전파될 경우, 전체 배터리 모듈(10)의 열 폭주로 이어져 안전성 측면에서 매우 위험한 상황이 야기될 수 있다.
예로써, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)의 적어도 하나의 배터리 셀(150)이 이상 상황에 따라 과열될 경우, 이상 상황이 발생한 배터리 셀(150)의 높은 열 에너지가 상기 제2 배터리 셀 조립체(200)로 전파될 경우, 제2 배터리 셀 조립체(200) 또한 과열되어 전체 배터리 모듈(10)의 열 폭주에 따른 화재나 폭발 등으로 이어질 수 있는 위험한 상황이 초래될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 열 폭주 방지 유닛(400)을 통해, 이러한 열 폭주를 효과적으로 방지할 수 있다.
예로써, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)의 적어도 하나의 배터리 셀(150)이 이상 상황에 따라 과열될 수 있다. 이때, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100)에서의 높은 열 에너지는 상기 열 폭주 방지 유닛(400)으로 전달될 수 있다.
이때, 상기 열 폭주 방지 유닛(400)의 상기 제1 히트 스프레더(450) 및 상기 제2 히트 스프레더(460)는, 전달되는 열 에너지를 상기 히트 싱크(300) 측으로 보다 신속히 전달할 수 있다.
상기 제1 히트 스프레더(450) 및 상기 제2 히트 스프레더(460)의 경우, 일반적인 상황에서는, 상기 제1 단열 패드(430) 및 상기 제2 단열 패드(440)에 의해 단열이 확보되기에, 이러한 이상 상황에 따른 높은 온도 차이가 발생하는 경우에 보다 더 빠르게 작용할 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 상기 열 폭주 방지 유닛(400)을 통해, 이상 상황 발생 시 발생하는 높은 열 에너지를 상기 히트 싱크(300) 측으로 매우 빠르게 전달할 수 있기에, 상기 제1 배터리 셀 조립체(100) 및 상기 제2 배터리 셀 조립체(200) 중 어느 하나의 이상 상황에 따른 과열 시 다른 하나의 배터리 셀 조립체 측으로의 열 에너지 전파를 효과적으로 방지할 수 있다.
이에 따라, 어느 하나의 배터리 셀 조립체의 과열 등에 따라 야기될 수 있는 전체 배터리 모듈(10)의 열 폭주를 효과적으로 방지할 수 있다. 그러므로, 본 실시예에서는, 상기 열 폭주 방지 유닛(400)을 통해, 배터리 셀(150, 250)의 이상 상황 발생 시 열 폭주를 방지하여 전체 배터리 모듈(10)의 안전성을 확보할 수 있다. 아울러, 상기 열 폭주 방지 유닛(400)이 아닌 상기 열 폭주 방지 유닛(405, 407)을 통해서도 마찬가지로 열 폭주 방지 및 안전성을 확보할 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 모듈(10) 및 상기 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개의 배터리 모듈(10)을 수용하는 랙 케이스(50)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)의 장점을 모두 포함하는 배터리 랙(1)을 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 전력 저장 장치(E)는, 에너지원으로서, 가정용 또는 산업용으로 이용될 수 있다. 이러한 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 복수 개의 배터리 랙(1) 및 상기 복수 개의 배터리 랙(1)을 수용하는 랙 컨테이너(C)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1)의 장점을 모두 포함하는 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀(150, 250)의 이상 상황 발생 시 열 폭주를 방지하여 안전성을 확보할 수 있는 배터리 모듈(10), 이러한 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 랙(1) 및 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
E: 전력 저장 장치
C: 랙 컨테이너
1: 배터리 랙
10: 배터리 모듈
50: 랙 케이스
100: 제1 배터리 셀 조립체
150: 배터리 셀
200: 제2 배터리 셀 조립체
250: 배터리 셀
300: 히트 싱크
350: 냉각 유로
400: 열 폭주 방지 유닛
405: 열 폭주 방지 유닛
407: 열 폭주 방지 유닛
410: 압축 패드
430: 제1 단열 패드
440: 제2 단열 패드
450: 제1 히트 스프레더
455: 제1 히트 스프레더
460: 제2 히트 스프레더
465: 제2 히트 스프레더
480: 제1 히트 스프레더
482: 스프레더 본체
486: 스프레더 레그
490: 제2 히트 스프레더
492: 스프레더 본체
496: 스프레더 레그

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리 셀 조립체;
    상기 제1 배터리 셀 조립체와 이격되며, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리 셀 조립체;
    상기 제2 배터리 셀 조립체의 일측 및 상기 제1 배터리 셀 조립체의 일측에 구비되는 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크에 접촉 배치되며, 상기 제1 배터리 셀 조립체와 상기 제2 배터리 셀 조립체 사이에 구비되는 열 폭주 방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 폭주 방지 유닛은,
    상기 제1 배터리 셀 조립체와 상기 제2 배터리 셀 조립체 사이에 배치되는 압축 패드;
    상기 압축 패드를 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 제1 배터리 셀 조립체와 상기 제2 배터리 셀 조립체의 단열을 위한 한 쌍의 단열 패드; 및
    상기 한 쌍의 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 배치되며, 일단부가 상기 히트 싱크에 접촉 배치되는 한 쌍의 히트 스프레더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 단열 패드는,
    상기 제1 배터리 셀 조립체와 접촉 배치되는 제1 단열 패드; 및
    상기 제1 단열 패드와 이격 배치되며, 상기 제2 배터리 셀 조립체와 접촉 배치되는 제2 단열 패드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 히트 스프레더는,
    상기 제1 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 배치되는 제1 히트 스프레더; 및
    상기 제1 히트 스프레더와 이격 배치되며, 상기 제2 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 배치되는 제2 히트 스프레더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 히트 스프레더의 일단부와 상기 제2 히트 스프레더의 일단부는,
    상기 히트 싱크에 접촉 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 히트 스프레더는,
    상기 제1 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 구비되는 스프레더 본체; 및
    상기 스프레더 본체의 단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크와 접촉 배치되는 스프레더 레그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 히트 스프레더는,
    상기 제2 단열 패드와 상기 압축 패드 사이에 구비되는 스프레더 본체; 및
    상기 스프레더 본체의 단부로부터 절곡되며, 상기 히트 싱크와 접촉 배치되는 스프레더 레그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 히트 스프레더와 상기 제2 히트 스프레더는, 각각,
    복수 개로 구비되어 다층 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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