KR20210127316A - 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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KR20210127316A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 및 상기 전지셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상기 모듈 프레임의 천장부에 벤팅 가스 배출 유도 패턴이 형성되며, 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 전지셀의 적층 방향과 동일한 방향으로 뻗어 있는 형상이다.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩{BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안정성이 강화된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
이차 전지는 모바일 기기 및 전기 자동차 등의 다양한 제품 군에서 에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존 제품의 사용을 대체할 수 있는 유력한 에너지 자원으로서, 에너지 사용에 따른 부산물이 발생하지 않아 친환경 에너지원으로서 각광받고 있다.
최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 중대형 모듈 구조의 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 복수개의 전지셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 전지팩을 구성하는 경우, 복수의 전지셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 적어도 하나의 전지 모듈에 기타 구성 요소를 추가하여 전지팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 이러한 중대형 전지 모듈을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차 전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차 전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다.
도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 전지 모듈이 복수개로 모인 전지팩에 대한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀이 적층 형성된 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임(30), 전지셀 적층체의 전면과 후면에 형성된 엔드 플레이트(60), 엔드 플레이트(60) 밖으로 돌출 형성된 단자 버스바(63) 등을 포함할 수 있다. 모듈 프레임(30)과 엔드 플레이트(60)는 용접을 통해 밀봉되도록 결합할 수 있다.
과충전 등의 비정상적인 작동 상태에 의해 전지셀의 내부 압력이 증가하여 전지셀의 융착 강도 한계치를 넘는 경우, 전지셀에서 발생한 고온의 가스 및 열이 전지셀의 외부로 배출될 수 있다.
이때 고온의 가스 및 열이 엔드 플레이트(60)에 형성된 개구부들(61, 62)을 통해 배출될 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 전지 모듈(10a, 10b, 10c)을 배치하는 전지팩 구조에서, 문제가 발생한 전지 모듈(10a)로부터 분출된 고온의 가스 및 열 등이 이웃하는 전지 모듈(10b, 10c)에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 엔드 플레이트(60)끼리 마주하도록 배치된 전지 모듈(10b)은 엔드 플레이트(60)에 형성된 개구부들(61, 62)을 통해 내부로 고온의 가스 및 열이 들어가 손상을 입을 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전지 모듈 내 발화 현상 발생시 배출되는 고온의 가스나 열을 분산시킬 수 있는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 및 상기 전지셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상기 모듈 프레임의 천장부에 벤팅 가스 배출 유도 패턴이 형성되며, 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 전지셀의 적층 방향과 동일한 방향으로 뻗어 있는 형상이다.
상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 모듈 프레임의 천장부의 일측 가장자리까지 연장되고, 상기 일측 가장자리에 형성된 배출 방향 전환부와 연결될 수 있다.
상기 모듈 프레임의 측면부에는 벤팅 가스 배출부가 형성되고, 상기 벤팅 가스 배출부의 일측은 상기 배출 방향 전환부와 연결되며, 상기 벤팅 가스 배출부의 타측은 벤팅 가스를 배출하기 위한 홀이 형성될 수 있다.
상기 벤팅 가스 배출부는, 상기 전지셀 적층체를 덮는 상기 천장부의 일면에 수직한 방향으로 뻗어 있는 구조를 가질 수 있다.
상기 모듈 프레임은, 상기 전지셀 적층체의 상부를 덮는 상부 프레임 및 상기 전지셀 적층체의 하부를 덮는 하부 프레임을 포함하고, 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 상부 프레임에 형성될 수 있다.
상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 천장부로부터 상부 방향으로 돌출되어 형성된 비드 구조일 수 있다.
상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 위치한 엔드 플레이트를 포함하고, 상기 엔드 플레이트에 커넥터 개구부 및 단자 버스바 개구부가 형성될 수 있다.
상기 전지셀 적층체를 기준으로 상기 커넥터 개구부 및 단자 버스바 개구부가 위치한 방향은 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴이 뻗어있는 방향과 수직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은 상기 전지 모듈 및 상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임을 포함한다.
상기 모듈 프레임의 측면부에는 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴과 연결된 벤팅 가스 배출부가 형성되고, 상기 벤팅 가스 배출부는 상기 팩 프레임의 바닥부 방향으로 홀이 형성되어 가스를 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 모듈 프레임의 천장부에 형성된 벤팅 가스 배출 유도 패턴을 통해 전지 모듈의 발화시 발생하는 고온의 가스 및 열을 분산시킴으로써, 상기 전지 모듈과 인접한 전지 모듈에 가해지는 손상을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 전지 모듈이 복수개로 모인 전지팩에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3의 전지 모듈을 위에서 바라본 평면도이다.
도 5는 도 4의 전지 모듈에 대해 상부 프레임을 제거한 모습을 나타낸 평명도이다.
도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀에 대한 사시도이다.
도 7은 도 3의 전지 모듈이 복수개로 모인 전지팩에 대한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에 대한 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈을 위에서 바라본 평면도이다. 도 5는 도 4의 전지 모듈에 대해 상부 프레임을 제거한 모습을 나타낸 평명도이다. 도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀에 대한 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수의 전지셀(110)이 적층되어 있는 전지셀 적층체(200) 및 전지셀 적층체(200)를 수납하는 모듈 프레임(300)을 포함한다. 전지셀 적층체(200)의 상부를 덮는 모듈 프레임(300)의 천장부(410)에 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)이 형성되며, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)은 전지셀(110)의 적층 방향과 동일한 방향으로 뻗어 있는 형상이다.
우선, 도 6을 참고하면, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하며, 장방형의 시트형 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 두 개의 전극 리드(111, 112)가 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 보다 상세하게는 전극 리드(111, 112)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 전극 조립체(미도시)로부터 전지셀(110)의 외부로 돌출된다.
한편, 전지셀(110)은, 셀 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 셀 케이스(114)의 양 단부(114a, 114b)와 이들을 연결하는 일측부(114c)를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 총 3군데의 실링부(114sa, 114sb, 114sc)를 갖고, 실링부(114sa, 114sb, 114sc)는 열융착 등의 방법으로 실링되는 구조이며, 나머지 다른 일측부는 연결부(115)로 이루어질 수 있다. 셀 케이스(114)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
또한, 연결부(115)는 전지셀(110)의 일 테두리를 따라 길게 뻗을 수 있고, 연결부(115)의 단부에는 배트 이어(bat-ear)라 불리우는 전지셀(110)의 돌출부(110p)가 형성될 수 있다.
이러한 전지셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지셀 적층체(200)를 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이 x축과 평행한 방향을 따라 복수의 전지셀(110)이 적층될 수 있다. 구체적으로, 장방형의 시트형 구조의 전지셀(110)은 셀 본체(113)끼리 맞닿도록 배열되어, x축과 평행한 방향을 따라 적층될 수 있다. 이에 따라 전극 리드(111, 112)는 전지셀(110)의 적층 방향과 수직한 방향, 즉 y축 방향과 그 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
전지셀 적층체(200)를 수납하는 모듈 프레임(300)은 상부 프레임(400) 및 하부 프레임(500)을 포함할 수 있다. 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)은 상부 프레임(400), 보다 상세하게는 상부 프레임(400)의 천장부(410)에 형성될 수 있다.
하부 프레임(500)은 U자형 구조의 프레임일 수 있으며, 전지셀 적층체(200)의 하면(z축 반대 방향) 및 양 측면(x축 방향 및 그 반대 방향)을 커버할 수 있다.
상부 프레임(400)은 천장부(410)를 포함할 수 있고, 천장부(410)는, 하부 프레임(500)에 의해 감싸지는 상기 하면 및 상기 양 측면을 제외한 전지셀 적층체(200)의 나머지 상면(z축 방향)을 감쌀 수 있다. 또한 추가로, 상부 프레임(400)은 측면부(420)를 포함할 수 있다. 전지셀 적층체(200)의 상기 양 측면은 하부 프레임(500)에 의해 커버될 수 있으나, 상부 프레임(400)도 측면부(420)가 형성되어 하부 프레임(500)의 일부를 커버할 수 있다. 측면부(420)에는 후술하는 벤팅 가스 배출부(421)가 형성될 수 있다.
한편, 측면부(420)에는 마운팅 부(422)가 형성될 수 있고, 마운팅 부(422)에 볼트가 삽입되어 전지 모듈(100)을 전지팩에 고정 및 장착할 수 있다.
상부 프레임(400)과 하부 프레임(500)은 서로 결합되어, 전지셀 적층체(200)를 상하좌우로 커버하는 구조를 형성할 수 있다. 상부 프레임(400)과 하부 프레임(500)을 통해 전지셀 적층체(200)를 물리적으로 보호할 수 있다. 이를 위해 상부 프레임(400)과 하부 프레임(500)은 소정의 강도를 갖는 금속 재질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 전지셀 적층체(200)의 전면(y축 방향) 및 후면(y축 반대 방향)에 위치한 엔드 플레이트(600)를 포함할 수 있고, 이러한 엔드 플레이트(600)는 전지셀 적층체(200)를 커버하도록 형성되어, 외부의 충격으로부터 전지셀 적층체(200) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 단자 버스바(611)을 포함할 수 있고, 단자 버스바(611)는 전지셀(110)의 전극 리드(111, 112)와 연결되고, 일단이 외부로 노출되어, 전지셀(110)들을 외부 기기나 회로와 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 구체적으로 도시하지 않았으나, 본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 커넥터(미도시)를 포함할 수 있고, 센싱 어셈블리(미도시)를 통해 측정된 전지셀(110)의 온도나 전압 데이터가 커넥터(미도시)를 통해 외부 BMS(Battery Management System )등으로 전달될 수 있다.
이 때, 엔드 플레이트(600)에는 단자 버스바(611) 및 커넥터(미도시)의 외부 연결을 안내하기 위한 단자 버스바 개구부(610) 및 커넥터 개구부(620)가 형성될 수 있다.
상술한 바 대로, 개구부(610, 620)들을 통해 전지셀(110)로부터 발생한 고온의 가스나 열이 전지 모듈(100)의 외부로 배출될 수 있다. 복수의 전지 모듈을 배치하는 전지팩 구조에서, 전지 모듈로부터 분출된 고온의 열, 가스 및 화염 등이 이웃하는 전지 모듈을 손상시킬 수 있다.
이에, 본 실시예에 따른 모듈 프레임(300)의 천장부(410)에 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)이 형성되어, 개구부(610, 620)들을 통해 배출되는 고온의 가스 및 열 등을 분산시킬 수 있다.
특히, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)이 전지셀(110)의 적층 방향(x축과 평행한 방향)과 동일한 방향으로 뻗어 있어, 개구부(610, 620)들을 통해 배출되는 고온의 가스 및 열 등을 분산시키는데 더욱 효과적이다. 전지셀 적층체(200)를 기준으로 단자 버스바 개구부(610) 및 커넥터 개구부(620)가 위치한 방향은 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)이 뻗어있는 방향과 수직하기 때문이다.
구체적으로, 전지셀(110)의 구조상 상기 적층 방향과 수직한 방향으로 전극 리드(111, 112)가 돌출되고, 그에 따라 전극 리드(111, 112)와 연결되는 단자 버스바(611)나 커넥터(미도시)도 전극 리드(111, 112)의 돌출 방향(y축 방향과 그 반대 방향)에 위치한다. 결국, 단자 버스바 개구부(610) 및 커넥터 개구부(620)는 전극 리드(111, 112)의 상기 돌출 방향에 위치한 엔드 플레이트(600)에 형성되는데, 전지셀(110)의 상기 적층 방향과 동일한 방향으로 뻗어 있는 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)이 전지 모듈(100) 내의 고온의 가스나 열의 흐름을 전지셀(110)의 상기 적층 방향으로 유도할 수 있다. 따라서, 개구부(610, 620)들을 통해 배출되는 고온의 가스 및 열 등을 분산되고, 인접한 전지 모듈에 가해질 수 있는 손상을 줄일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)은 모듈 프레임(300)의 천장부(410)의 일측 가장자리까지 연장되고, 상기 일측 가장자리에 형성된 배출 방향 전환부(412)와 연결될 수 있다.
또한, 모듈 프레임(300)의 측면부(420)에는 벤팅 가스 배출부(421)가 형성될 수 있다. 벤팅 가스 배출부(421)의 일측은 배출 방향 전환부(412)와 연결되며, 벤팅 가스 배출부(421)의 타측은 벤팅 가스를 배출하기 위한 홀이 형성될 수 있다.
또한, 벤팅 가스 배출부(421)는, 전지셀 적층체(200)를 덮는 천장부(410)의 일면에 수직한 방향으로 뻗어 있는 구조를 가질 수 있다. 즉, 배출 방향 전환부(412)와 연결된 벤팅 가스 배출부(421)의 상기 일측은 상부에 위치하고, 벤팅 가스를 배출하기 위한 홀이 형성된 벤팅 가스 배출부(421)의 상기 타측은 하부에 위치할 수 있다. 또한 상기 홀은 하부를 향해 형성될 수 있다.
벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)에 의해 전지셀(110)의 상기 적층 방향으로 유도된 고온의 가스나 열이 배출 방향 전환부(412)에 의해 벤팅 가스 배출부(421)의 일측으로 모일 수 있다.
벤팅 가스 배출부(421)의 일측으로 모인 고온의 가스나 열은 벤팅 가스 배출부(421)를 따라 이동하여 벤팅 가스 배출부(421)의 상기 타측에 형성된 홀을 통해 전지 모듈(100)의 외부, 특히 하부로 이동할 수 있다.
본 실시예에 따른, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411), 배출 방향 전환부(412) 및 벤팅 가스 배출부(421)는, 전지 모듈(100) 내부에서 발생한 고온의 가스나 열을 하부로 배출되도록 유도할 수 있다. 하부로 배출되는 고온의 가스나 열은, 인접한 전지 모듈에 치명적인 손상을 입힐 가능성이 상대적으로 작기 때문에 발화나 폭발에 대한 위험을 현저하게 줄일 수 있다.
효과적인 유도를 위해 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)는 복수로 형성되는 것이 바람직하며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 천장부(410) 전 영역에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 벤팅 가스 배출부(421)는 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)의 개수보다 적은 개수로 형성될 수 있으며, 배출 방향 전환부(412)에 의해 하나의 벤팅 가스 배출부(421)에 둘 이상의 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)이 이어질 수 있다.
한편, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411) 및 배출 방향 전환부(412)는, 천장부(410)로부터 상부 방향으로 돌출되어 형성된 비드(bead) 구조일 수 있다. 상부 방향으로 돌출된 만큼, 전지 모듈(100)의 내부에선 일방향으로 이어지는 홈 구조가 형성된다. 또한, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411) 및 배출 방향 전환부(412)가 비드 구조를 형성함에 따라, 전지 모듈(100)의 상부에 대한 강성을 보강하는 효과를 가질 수 있다.
한편, 벤팅 가스 배출부(421)는 측면부(420)로부터 원기둥 형태로 돌출된 구조일 수 있다. 돌출된 만큼, 벤팅 가스 배출부(421)와 하부 프레임(500)의 측면부 사이에 고온의 가스와 열이 이동할 수 있는 공간이 마련된다.
도 7은 도 3의 전지 모듈이 복수개로 모인 전지팩에 대한 사시도이다.
도 7을 도 3과 함께 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100a, 100b, 100c)이 팩 프레임(1100)에 수납되어 전지팩(1000)을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)을 포함하는 전지 모듈(100a, 100b, 100c) 및 전지 모듈(100a, 100b, 100c)을 수납하는 팩 프레임(1100)을 포함한다.
전지 모듈(100a, 100b, 100c)은 팩 프레임(1100)의 바닥부(1110) 상에 위치할 수 있으며, 구체적으로 도시하지 않았으나, 전지 모듈(100a, 100b, 100c)에 마련된 마운팅 부를 통해 팩 프레임(1100)에 체결 및 고정될 수 있다.
본 실시예에 따른 모듈 프레임(300)의 측면부(420)에는 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)과 연결된 벤팅 가스 배출부(421)가 형성될 수 있고, 벤팅 가스 배출부(421)는 팩 프레임(1100)의 바닥부(1110) 방향으로 홀이 형성될 수 있다. 또한, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411)과 벤팅 가스 배출부(421)는 배출 방향 전환부(412)에 의해 연결될 수 있다. 자세한 내용은 앞서 설명한 내용과 중복이므로 생략하도록 한다.
어느 한 전지 모듈(100a)의 전지셀(110)이 과충전 등의 비정상적인 작동 상태에 놓일 경우 경우, 전지 모듈(100a) 내부에 고온의 가스 및 열이 발생한다. 본 실시예에 따른, 벤팅 가스 배출 유도 패턴(411), 배출 방향 전환부(412) 및 벤팅 가스 배출부(421)는, 전지 모듈(100) 내부에서 발생한 고온의 가스나 열이 하부, 즉 팩 프레임(1100)의 바닥부(1110) 방향으로 배출되도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 문제가 발생한 전지 모듈(100a)의 개구부(610, 620)들을 통해 배출되는 고온의 가스나 열을 줄일 수 있어, 인접한 전지 모듈에 가해질 수 있는 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 팩 프레임(1100)의 바닥부(1110) 방향으로 배출된 고온의 가스나 열은, 개구부(610, 620)를 통해 배출된 고온의 가스나 열보다 인접한 전지 모듈(100b, 100c)에 치명적인 손상을 입힐 가능성이 상대적으로 작다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 하나 또는 그 이상의 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.
상기 전지 모듈이나 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전지 모듈
110: 전지셀
200: 전지셀 적층체
300: 모듈 프레임
400: 상부 프레임
410: 천장부
411: 벤팅 가스 배출 유도 패턴
412: 배출 방향 전환부
420: 측면부
421: 벤팅 가스 배출부
500: 하부 프레임
600: 엔드 플레이트
1000: 전지팩

Claims (10)

  1. 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 적층체; 및
    상기 전지셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고,
    상기 전지셀 적층체의 상면을 덮는 상기 모듈 프레임의 천장부에 벤팅 가스 배출 유도 패턴이 형성되며,
    상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 전지셀의 적층 방향과 동일한 방향으로 뻗어 있는 형상인 전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 모듈 프레임의 천장부의 일측 가장자리까지 연장되고, 상기 일측 가장자리에 형성된 배출 방향 전환부와 연결되는 전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 모듈 프레임의 측면부에는 벤팅 가스 배출부가 형성되고,
    상기 벤팅 가스 배출부의 일측은 상기 배출 방향 전환부와 연결되며, 상기 벤팅 가스 배출부의 타측은 벤팅 가스를 배출하기 위한 홀이 형성되는 전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 벤팅 가스 배출부는, 상기 전지셀 적층체를 덮는 상기 천장부의 일면에 수직한 방향으로 뻗어 있는 구조를 갖는 전지 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 모듈 프레임은, 상기 전지셀 적층체의 상부를 덮는 상부 프레임 및 상기 전지셀 적층체의 하부를 덮는 하부 프레임을 포함하고,
    상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 상부 프레임에 형성된 전지 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴은 상기 천장부로부터 상부 방향으로 돌출되어 형성된 비드 구조인 전지 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면에 위치한 엔드 플레이트를 포함하고,
    상기 엔드 플레이트에 커넥터 개구부 및 단자 버스바 개구부가 형성되는 전지 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 전지셀 적층체를 기준으로 상기 커넥터 개구부 및 단자 버스바 개구부가 위치한 방향은 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴이 뻗어있는 방향과 수직한 전지 모듈.
  9. 제1항에 따른 전지 모듈; 및
    상기 전지 모듈을 수납하는 팩 프레임을 포함하는 전지팩.
  10. 제9항에서,
    상기 모듈 프레임의 측면부에는 상기 벤팅 가스 배출 유도 패턴과 연결된 벤팅 가스 배출부가 형성되고,
    상기 벤팅 가스 배출부는 상기 팩 프레임의 바닥부 방향으로 홀이 형성되어 가스를 배출하는 전지팩.
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