KR20210049079A - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀, 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스 및 모듈 케이스 내에 채워지는 화재 억제 파우더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK COMPRISING THE BATTERY MODULE AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 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 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 팩에서는, 과충전 등이 있을 경우, 배터리 모듈의 스웰링에 따른 폭발이나 화재가 발생될 수 있다. 이러한 폭발이나 화재는 인명 피해로도 이어질 수 있는 더 큰 위험을 초래할 수 있다.
그러므로, 배터리 모듈의 폭발이나 화재 발생 시 신속히 발화를 억제할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 폭발이나 화재 발생 시 신속히 발화를 억제할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스 내에 채워지는 화재 억제 파우더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 화재 억제 파우더는, 상기 모듈 케이스 내의 빈 공간에 모두 채워질 수 있다.
상기 배터리 셀은, 복수 개로 구비되어 상호 적층되며, 상기 배터리 모듈은, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되는 적어도 하나의 셀 지지부재;를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 셀 지지부재에는, 복수 개의 다공홀들이 형성되며, 상기 복수 개의 다공홀들에는, 상기 화재 억제 파우더가 채워질 수 있다.
상기 화재 억제 파우더는, 상기 복수 개의 다공홀들의 빈 공간에 모두 채워질 수 있다.
상기 셀 지지부재는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 셀 지지부재들은, 상기 복수 개의 배터리 셀들 사이 사이에 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 폭발이나 화재 발생 시 신속히 발화를 억제할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 본 실시예들에 따라, 외부 충격 등의 발생 시 배터리 셀들로 전달될 수 있는 충격 등을 최소화시킬 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 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 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 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 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200) 및 화재 억제 파우더(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비되어 상호 적층될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다. 상기 파우치형 이차 전지에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 모듈 케이스(200)는 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 배터리 모듈(10)의 화재 발생 시 상기 화재를 신속히 진압하기 위한 것으로서, 상기 모듈 케이스(200) 내에 채워질 수 있다.
이러한 상기 화재 억제 파우더(300)는 소화기 내에 들어가는 소화 분말로 마련될 수 있다. 이러한 상기 화재 억제 파우더(300)는 압력에 의해 자연적으로 폭발하는 형태로 분출될 수 있으며, 이러한 분출 시 주변의 산소를 없애 추가적인 화염의 진행을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 배터리 셀들(100)의 과충전 등으로 인한 스웰링 등에 따라 발생될 수 있는 상기 배터리 모듈(10)의 화재 발생 시 전술한 매커니즘에 따라 상기 모듈 케이스(200) 내외부의 산소를 없애 추가적인 화염의 진행을 막아 발화를 신속히 억제할 수 있다.
상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 모듈 케이스(200) 내의 빈 공간에 모두 채워질 수 있게 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀들(100)의 지지 역할도 수행할 수 있다.
따라서, 상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 배터리 모듈(10)의 외부 충격 등에 의해 상기 모듈 케이스(200) 내에서 상기 배터리 셀들(100)의 진동에 따른 이동 등을 방지할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)에서는, 상기 화재 억제 파우더(300)를 통해 상기 배터리 모듈(10)의 폭발이나 화재 발생 시 신속히 발화를 억제할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2의 배터리 모듈의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은 앞선 실시예에서의 상기 배터리 모듈(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 화재 억제 파우더(300) 및 셀 지지부재(500)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100), 상기 모듈 케이스(200) 및 상기 화재 억제 파우더(300)는 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 셀 지지부재(500)는, 상기 배터리 셀들(100)을 지지하기 위한 것으로서, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 셀 지지부재(500)가 복수 개로 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 셀 지지부재들(500)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 사이 사이에 배치되어, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 상기 모듈 케이스(200) 내에서 안정적으로 고정시킬 수 있다.
상기 복수 개의 셀 지지부재들(500)은 완충 역할도 수행할 수 있는 폼부재로 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 복수 개의 셀 지지부재들(500)은 상기 배터리 모듈(20)의 외부 충격 등의 발생 시 상기 모듈 케이스(200)를 통해 상기 배터리 셀들(100)로 전달되는 충격 등을 완충시킬 수 있다.
상기 복수 개의 셀 지지부재들(500)에는 복수 개의 다공홀들(550)이 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 다공홀들(550)에는 상기 화재 억제 파우더(300)가 채워질 수 있다. 이때, 상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 복수 개의 다공홀들(550) 내부에 가득 채워질 수 있다. 즉, 상기 화재 억제 파우더(300)는 상기 복수 개의 다공홀들(550)의 빈 공간에 모두 채워질 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(20)은 상기 복수 개의 셀 지지부재들(500)을 통해 상기 배터리 셀들(100)을 보다 더 안정적으로 고정함과 아울러 상기 외부 충격 등으로부터 상기 배터리 셀들(100)로 전달될 수 있는 충격 등을 흡수하여 상기 배터리 셀들(100)로의 충격 전달을 최소화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 배터리 팩(1)은, 앞선 실시예들의 적어도 하나의 배터리 모듈(10)(20) 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(10)(20)을 패키징하는 팩 케이스(50)를 포함할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식으로 자동차에 구비될 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지를 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에도 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)과 상기 자동차와 같은 상기 배터리 팩(1)을 구비하는 장치나 기구 및 설비는 전술한 상기 배터리 모듈(10)을 포함하는 바, 전술한 배터리 모듈(10)(20)로 인한 장점을 모두 갖는 배터리 팩(1) 및 이러한 배터리 팩(1)을 구비하는 자동차 등의 장치나 기구 및 설비 등을 구현할 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.
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
20: 배터리 모듈
50: 팩 케이스
100: 배터리 셀
200: 모듈 케이스
300: 화재 억제 파우더
500: 셀 지지부재
550: 다공홀

Claims (7)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개로 구비되어 상호 적층되는 배터리 셀;
    상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 복수 개의 배터리 셀들 사이에 배치되며, 복수 개의 다공홀들을 형성하는 복수 개의 셀 지지부재; 및
    상기 복수 개의 다공홀들에 채워지는 화재 억제 파우더;를 포함하며,
    상기 복수 개의 배터리 셀은,
    상기 복수 개의 셀 지지부재 및 상기 화재 억제 파우더에 의해 지지되며,
    상기 복수 개의 배터리 셀의 양단부는,
    상기 복수 개의 셀 지지부재의 수평 방향에서 최외곽 양측의 다공홀들에 채워진 화재 억제 파우더 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화재 억제 파우더는,
    상기 모듈 케이스 내의 빈 공간에 모두 채워지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화재 억제 파우더는,
    소화 분말로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 셀 지지부재는,
    완충 역할을 수행할 수 있는 폼부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀은,
    파우치형 이차 전지로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈;
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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