KR20220103629A - Battery module and battery pack including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 안전성이 강화된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module with enhanced safety and a battery pack including the same.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.In modern society, as portable devices such as mobile phones, laptops, camcorders, and digital cameras are used in daily life, the development of technologies related to the mobile devices as described above is being actively developed. In addition, a rechargeable battery capable of charging and discharging is a measure to solve air pollution such as conventional gasoline vehicles using fossil fuels, and electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles ( P-HEV) is being used as a power source, and the need for the development of secondary batteries is increasing.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so they can be charged and discharged freely. , the self-discharge rate is very low and the energy density is high.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are respectively applied with a separator interposed therebetween, and a battery case for sealingly accommodating the electrode assembly together with an electrolyte.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.In general, a lithium secondary battery may be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet according to the shape of the exterior material.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 하나 이상의 전지 모듈은 BDU(Battery Disconnect Unit), BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.In the case of secondary batteries used in small devices, 2-3 battery cells are disposed, but in the case of secondary batteries used in mid- to large-sized devices such as automobiles, a battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected this is used In such a battery module, a plurality of battery cells are connected in series or parallel to each other to form a battery cell stack, thereby improving capacity and output. One or more battery modules may be mounted together with various control and protection systems such as a Battery Disconnect Unit (BDU), a Battery Management System (BMS), and a cooling system to form a battery pack.
도 1은 종래의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional battery module.
도 1을 참고하면, 종래의 전지 모듈(10)은, 전지셀 적층체(미도시)를 모듈 프레임(20)에 수납한 후 모듈 프레임(20)의 개방된 부분에 엔드 플레이트(40)를 접합하여 제조될 수 있다. 이때, 엔드 플레이트(40)에는 터미널 버스바의 일부가 노출되는 터미널 버스바 개구부(41H) 및 모듈 커넥터의 일부가 노출되는 모듈 커넥터 개구부(42H)가 형성될 수 있다. 터미널 버스바 개구부(41H)는 전지 모듈(10)의 HV(High voltage) 연결을 안내하기 위한 것으로, 터미널 버스바 개구부(41H)를 통해 노출된 터미널 버스바가 다른 전지 모듈이나 BDU(Battery Disconnect Unit)와 연결될 수 있다. 모듈 커넥터 개구부(42H)는 전지 모듈(10)의 LV(Low voltage) 연결을 안내하기 위한 것으로, 모듈 커넥터 개구부(42H)를 통해 노출된 모듈 커넥터가 BMS(Battery Management System)와 연결되어 전지셀의 전압 정보나 온도 정보 등을 전달할 수 있다.Referring to FIG. 1 , in the
도 2은 도 1의 전지 모듈이 장착된 종래의 전지팩에서, 전지 모듈의 발화시 모습을 나타낸 도면이다. 도 3는 도 2의 절단선 I-I’를 따라 자른 단면으로, 종래의 전지 모듈의 발화시 인접한 전지 모듈에 영향을 미치는 화염의 모습을 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a view showing a state when the battery module is ignited in the conventional battery pack in which the battery module of FIG. 1 is mounted. 3 is a cross-sectional view taken along the cutting line I-I' of FIG. 2, and is a cross-sectional view showing a flame affecting an adjacent battery module when the conventional battery module is ignited.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 전지 모듈(10)은 복수의 전지셀(11)이 적층된 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임(20), 전지셀 적층체의 전후면에 형성된 엔드 플레이트(40)를 포함한다. 1 to 3 , the
과충전을 비롯하여 전지셀에 물리적, 열적, 전기적 손상이 발생할 시 전지셀(11)의 내부 압력이 증가하여 전지셀(11)의 융착 강도 한계치를 넘는 경우, 전지셀(11)에서 발생한 고온의 열, 가스 및 화염이 전지셀(11)의 외부로 배출될 수 있다. When physical, thermal, or electrical damage occurs to the battery cell, including overcharging, the internal pressure of the
이때 고온의 열, 가스 및 화염은 엔드 플레이트(40)에 형성된 개구부(41H, 42H)들을 통해 배출될 수 있는데, 엔드 플레이트(40)끼리 서로 마주보도록 복수의 전지 모듈(10)을 배치하는 전지팩 구조에서, 전지 모듈(10)로부터 분출된 고온의 열, 가스 및 화염 등이 이웃하는 전지 모듈(10)에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 이웃하는 전지 모듈의 엔드 플레이트(40)에 형성된 터미널 버스바 등이 손상될 수 있으며, 고온의 열, 가스 및 화염이 이웃하는 전지 모듈(10)의 엔드 플레이트(40)에 형성된 개구부를 통해 전지 모듈(10)의 내부로 들어가 복수의 전지셀(11)을 비롯한 기타 전장품에 손상을 입힐 수 있다. 뿐만 아니라, 이는 이웃하는 전지 모듈(10)의 열 전파로 이어져, 전지팩 내에서의 연쇄적인 발화가 발생하게 된다.At this time, high-temperature heat, gas, and flame may be discharged through the
이에, 전지 모듈 내에서 열 전파(Thermal propagation)가 발생할 때, 이웃한 전지 모듈에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록, 고온의 화염을 제어할 수 있는 기술 개발이 요구되는 실정이다.Accordingly, when thermal propagation occurs in the battery module, it is necessary to develop a technology capable of controlling a high-temperature flame so as to minimize the effect on the neighboring battery module.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지 모듈 내에서 발화 현상이 발생할 경우, 화염의 배출 경로를 제어할 수 있는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a battery module capable of controlling an emission path of a flame when an ignition phenomenon occurs in the battery module, and a battery pack including the same.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above-described problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체; 상기 전지셀 적층체을 수납하는 모듈 프레임; 및 상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면을 커버하는 엔드 플레이트를 포함한다. 상기 모듈 프레임 및 상기 엔드 플레이트 중 적어도 하나는 가스 및 화염의 배출을 위한 벤팅부를 포함한다. 상기 벤팅부는, 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도하는 형태이다.A battery module according to an embodiment of the present invention includes a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a module frame for accommodating the battery cell stack; and an end plate covering the front and rear surfaces of the battery cell stack. At least one of the module frame and the end plate includes a venting unit for discharging gas and flame. The venting part is in a form to induce the discharge path of the gas and the flame to be bent.
상기 벤팅부는, 상기 모듈 프레임 또는 상기 엔드 플레이트 중 적어도 하나에 형성된 관통구; 상기 관통구를 커버하는 제1 커버부; 및 상기 제1 커버부의 일측에 형성되고 상기 관통구와 연통된 제1 개구부를 포함할 수 있다. The venting unit may include: a through hole formed in at least one of the module frame and the end plate; a first cover part covering the through hole; and a first opening formed on one side of the first cover and communicating with the through hole.
상기 제1 커버부의 면적은, 상기 관통구의 개구 면적보다 클 수 있다.An area of the first cover part may be larger than an opening area of the through hole.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제1 개구부의 개구 방향이 상이할 수 있다.An opening direction of the through hole may be different from an opening direction of the first opening.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제1 개구부의 개구 방향이 서로 수직할 수 있다. An opening direction of the through hole and an opening direction of the first opening may be perpendicular to each other.
상기 벤팅부는, 상기 관통구를 기준으로 상기 제1 커버부의 반대편에 위치한 채 상기 관통구를 커버하는 제2 커버부; 및 상기 제2 커버부의 일측에 형성되고 상기 관통구와 연통된 제2 개구부를 더 포함할 수 있다.The venting part may include a second cover part that covers the through hole while being positioned opposite the first cover part with respect to the through hole; and a second opening formed on one side of the second cover part and communicating with the through hole.
상기 제2 커버부의 면적은, 상기 관통구의 개구 면적보다 클 수 있다.An area of the second cover part may be larger than an opening area of the through hole.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제2 개구부의 개구 방향이 상이할 수 있다.An opening direction of the through hole may be different from an opening direction of the second opening.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제2 개구부의 개구 방향이 서로 수직할 수 있다.An opening direction of the through hole and an opening direction of the second opening may be perpendicular to each other.
상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부에 의해 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 적어도 2번 꺾일 수 있다.The discharge path of the gas and the flame may be bent at least twice by the first cover part and the second cover part.
상기 벤팅부는 상기 모듈 프레임 또는 상기 엔드 플레이트 중 적어도 하나의 일면과 평행한 방향으로 상기 가스 및 상기 화염의 배출을 유도할 수 있다.The venting unit may induce discharge of the gas and the flame in a direction parallel to one surface of at least one of the module frame or the end plate.
상기 전지 모듈은, 상기 전지셀 적층체와 상기 엔드 플레이트 사이에 위치하는 절연 커버를 더 포함할 수 있고, 상기 벤팅부가 상기 엔드 플레이트에 형성될 수 있으며, 상기 절연 커버 중 상기 벤팅부와 대응하는 위치에 절연 커버 개구부가 형성될 수 있다.The battery module may further include an insulating cover positioned between the battery cell stack and the end plate, the venting part may be formed on the end plate, and a position corresponding to the venting part in the insulating cover. An insulating cover opening may be formed in the .
본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 모듈 내에서 발생한 화염의 배출 경로가 일직선이 되지 않도록 구현함으로써, 가스 배출 기능에 미치는 영향 없이, 화염 배출을 효과적으로 규제할 수 있다. According to embodiments of the present invention, by implementing so that the discharge path of the flame generated within the battery module is not in a straight line, it is possible to effectively regulate the flame emission without affecting the gas discharge function.
또한, 직진 성향이 강한 화염의 성질을 고려했을 때, 화염의 배출 경로가 일직선이 되지 않도록 하여, 이웃한 전지 모듈에 직접적인 피해를 주는 것을 방지할 수 있다. In addition, when considering the nature of the flame with a strong straight tendency, it is possible to prevent direct damage to the neighboring battery module by preventing the flame discharge path from being straight.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 종래의 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2은 도 1의 전지 모듈이 장착된 종래의 전지팩에서, 전지 모듈의 발화시 모습을 나타낸 도면이다.
도 3는 도 2의 절단선 I-I’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 4의 전지 모듈의 제2 엔드 플레이트가 정면에서 보여지도록 각도를 달리하여 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트 및 절연 커버를 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8의 절단선 A-A’를 따라 자른 모습을 나타낸 단면 사시도이다.
도 10은 도 9의 절단된 엔드 플레이트 및 절연 커버를 xz 평면 상에서 -y축 방향으로 바라본 단면도이다.
도 11은 도 8의 엔드 플레이트 및 절연 커버에 대해 전지셀 적층체와 마주하는 면이 보여지도록 각도를 달리하여 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 엔드 플레이트 및 절연 커버를 나타낸 사시도이다.
도 15는 도 14의 절단선 C-C’를 따라 자른 모습을 나타낸 단면 사시도이다.
도 16은 도 15의 절단된 엔드 플레이트 및 절연 커버를 xz 평면 상에서 -y축 방향으로 바라본 단면도이다.
도 17은 도 14의 엔드 플레이트 및 절연 커버에 대해 전지셀 적층체와 마주하는 면이 보여지도록 각도를 달리하여 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional battery module.
FIG. 2 is a view showing a state when the battery module is ignited in the conventional battery pack in which the battery module of FIG. 1 is mounted.
3 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line I-I' of FIG.
4 is a perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 4 .
6 is a perspective view illustrating a battery cell included in the battery module of FIG. 5 .
7 is a perspective view showing the second end plate of the battery module of FIG. 4 at different angles to be seen from the front.
8 is a perspective view illustrating an end plate and an insulating cover according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional perspective view showing a state cut along the cutting line A-A' of FIG.
10 is a cross-sectional view of the cut end plate and the insulating cover of FIG. 9 viewed in the -y-axis direction on the xz plane.
11 is a perspective view showing the end plate and the insulating cover of FIG. 8 at different angles so that the side facing the battery cell stack is visible.
12 is a perspective view showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view illustrating a cross-section taken along the cutting line B-B' of FIG. 12 .
14 is a perspective view illustrating an end plate and an insulating cover according to a modified embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional perspective view showing a state cut along the cutting line C-C' of FIG. 14 .
16 is a cross-sectional view of the cut end plate and the insulating cover of FIG. 15 viewed in the -y-axis direction on the xz plane.
17 is a perspective view showing the end plate and the insulating cover of FIG. 14 at different angles so that the surface facing the battery cell stack is visible.
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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.
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.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of explanation, the thickness of some layers and regions is exaggerated.
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.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and it means to be located "on" or "on" in the direction opposite to the gravity. not.
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.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
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.In addition, throughout the specification, when it is referred to as "planar view", it means when the target part is viewed from above, and when it is referred to as "cross-section", it means when the cross-section obtained by cutting the target part vertically is viewed from the side.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 5는 도 4의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 6은 도 5의 전지 모듈에 포함된 전지셀을 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention. 5 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 4 . 6 is a perspective view illustrating a battery cell included in the battery module of FIG. 5 .
도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100a)은, 복수의 전지셀(110)이 적층된 전지셀 적층체(120); 전지셀 적층체(120)을 수납하는 모듈 프레임(200); 및 전지셀 적층체(120)의 전면 및 후면을 커버하는 엔드 플레이트(410, 420)를 포함한다.4 to 6 , the
우선, 도 6을 참고하면, 전지셀(110)은 파우치형 전지셀인 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 전지셀(110)은 두 개의 전극리드(111, 112)가 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일단부(114a)와 다른 일단부(114b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 갖는다. 보다 상세하게는 전극리드(111, 112)는 전극 조립체(미도시)와 연결되고, 전극 조립체(미도시)로부터 전지셀(110)의 외부로 돌출된다.First, referring to FIG. 6 , the
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.Meanwhile, in the
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. 또한, 돌출된 전극리드(111, 112)를 사이에 두고 셀 케이스(114)가 밀봉되면서, 전극리드(111, 112)와 셀 본체(113) 사이에 테라스(Terrace)부(116)가 형성될 수 있다. 즉, 전지셀(110)은, 전극리드(111, 112)가 돌출된 방향으로 셀 케이스(114)로부터 연장 형성된 테라스부(116)를 포함한다.In addition, the
전지셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지셀(110)은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지셀 적층체(120)를 형성할 수 있다. 도 5를 참고하면, 전지셀(110)들이 y축 방향을 따라 적층되어 전지셀 적층체(120)를 형성할 수 있다. 전극리드(111)가 돌출된 방향(x축 방향)의 전지셀 적층체(120)의 일면에는 제1 버스바 프레임(310)이 위치할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 다른 전극리드(112)가 돌출되는 방향(-x축 방향)의 전지셀 적층체(120)의 타면에 제2 버스바 프레임이 위치할 수 있다. 전지셀 적층체(120) 및 제1 버스바 프레임(310)은 모듈 프레임(200)에 함께 수용될 수 있다. 모듈 프레임(200)은 모듈 프레임(200) 내부에 수용된 전지셀 적층체(120) 및 이와 연결된 전장품을 외부의 물리적 충격으로부터 보호할 수 있다.The
한편, 전극리드(111, 112)들이 돌출된 방향(x축 방향, -x축 방향)으로, 모듈 프레임(200)이 개방될 수 있으며, 이러한 모듈 프레임(200)의 개방된 양 측에 각각 엔드 플레이트(410, 420)가 위치할 수 있다. 2개의 엔드 플레이트(410, 420)를 각각 제1 엔드 플레이트(410) 및 제2 엔드 플레이트(420)로 지칭하도록 한다. 제1 엔드 플레이트(410)가 제1 버스바 프레임(310)을 덮으면서 모듈 프레임(200)과 접합될 수 있고, 제2 엔드 플레이트(420)가 제2 버스바 프레임(미도시)을 덮으면서 모듈 프레임(200)과 접합될 수 있다. 즉, 제1 엔드 플레이트(410)와 전지셀 적층체(120) 사이에 제1 버스바 프레임(310)이 위치할 수 있고, 제2 엔드 플레이트(420)와 전지셀 적층체(120) 사이에 제2 버스바 프레임(미도시)이 위치할 수 있다. 또한, 제1 엔드 플레이트(410)와 제1 버스바 프레임(310) 사이에는 전기적 절연을 위한 절연 커버(800, 도 4 참고)가 위치할 수 있다.On the other hand, in the direction in which the electrode leads 111 and 112 are protruded (x-axis direction, -x-axis direction), the
제1 엔드 플레이트(410) 및 제2 엔드 플레이트(420)는 전지셀 적층체(120)의 상기 일면과 상기 타면을 각각 커버하도록 위치한다. 제1 엔드 플레이트(410) 및 제2 엔드 플레이트(420)는 외부의 충격으로부터 제1 버스바 프레임(310) 및 이와 연결된 여러 전장품을 보호할 수 있고, 이를 위해 소정의 강도를 가져야 하며 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 또한, 제1 엔드 플레이트(410) 및 제2 엔드 플레이트(420)는 각각 모듈 프레임(200)의 대응하는 모서리와 용접 등의 방법으로 접합될 수 있다.The
제1 버스바 프레임(310)은 전지셀 적층체(120)의 일면에 위치하여, 전지셀 적층체(120)를 커버함과 동시에 전지셀 적층체(120)와 외부 기기와의 연결을 안내할 수 있다. 구체적으로, 제1 버스바 프레임(310)에는 버스바, 터미널 버스바 및 모듈 커넥터 중 적어도 하나가 장착될 수 있다. 특히, 제1 버스바 프레임(310)이 전지셀 적층체와 마주하는 면의 반대 면에 버스바, 터미널 버스바 및 모듈 커넥터 중 적어도 하나가 장착될 수 있다. 일례로, 도 5에는 제1 버스바 프레임(310)에 버스바(510) 및 터미널 버스바(520)가 장착된 모습이 나타나 있다.The first
전지셀(110)의 전극리드(111)가 제1 버스바 프레임(310)에 형성된 슬릿을 통과한 후 구부러져 버스바(510)나 터미널 버스바(520)와 접합될 수 있다. 버스바(510)나 터미널 버스바(520)에 의해 전지셀 적층체(120)를 구성하는 전지셀(110)들이 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다. 또한, 전지 모듈(100a)의 외부로 노출되는 터미널 버스바(520)를 통해 외부 기기나 회로와 전지셀(110)들이 전기적으로 연결될 수 있다. After passing through the slit formed in the first
제1 버스바 프레임(310)은 전기적으로 절연인 소재를 포함할 수 있다. 제1 버스바 프레임(310)은, 버스바(510)나 터미널 버스바(520)가 전극리드(111)와 접합된 부분을 제외하고, 버스바(510)나 터미널 버스바(520)가 전지셀(110)들과 접촉하는 것을 제한하여, 쇼트 발생을 방지할 수 있다.The first
한편, 상술한 바 대로, 전지셀 적층체(120)의 타면에 제2 버스바 프레임이 위치할 수 있는데, 제2 버스바 프레임에는 버스바, 터미널 버스바 또는 모듈 커텍터 중 적어도 하나가 장착될 수 있다. 이러한 버스바에 전극리드(112)가 접합될 수 있다. Meanwhile, as described above, the second bus bar frame may be positioned on the other surface of the
본 실시예에 따른 제1 엔드 플레이트(410)에 터미널 버스바 또는 모듈 커넥터 중 적어도 하나가 노출되는 개구부가 형성될 수 있다. 상기 개구부는 터미널 버스바 개구부이거나 모듈 커넥터 개구부일 수 있다. 일례로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(410)에 터미널 버스바(520)가 노출되는 터미널 버스바 개구부(410H)가 형성될 수 있다. 터미널 버스바(520)는 버스바(510)와 비교하여, 상향 돌출된 부분을 더 포함하는데, 이러한 상향 돌출된 부분이 터미널 버스바 개구부(410H)를 통해 전지 모듈(100a)의 외부로 노출될 수 있다. 터미널 버스바 개구부(410H)를 통해 노출된 터미널 버스바(520)가 다른 전지 모듈이나 BDU(Battery Disconnect Unit)와 연결되어 HV(High voltage) 연결을 형성할 수 있다.An opening through which at least one of a terminal bus bar and a module connector is exposed may be formed in the
도 7은 도 4의 전지 모듈의 제2 엔드 플레이트가 정면에서 보여지도록 각도를 달리하여 나타낸 사시도이다.7 is a perspective view showing the second end plate of the battery module of FIG. 4 at different angles to be seen from the front.
도 7을 참고하면, 일례로, 제2 엔드 플레이트(420)에 모듈 커넥터(600)가 노출되는 모듈 커넥터 개구부(420H)가 형성될 수 있다. 이는 앞서 언급한 제2 버스바 프레임에 모듈 커넥터(600)가 장착된 것을 의미한다. 모듈 커넥터(600)는, 전지 모듈(100a) 내부에 마련된 온도 센서나 전압 측정 부재 등과 연결될 수 있다. 이러한 모듈 커넥터(600)는 외부 BMS(Battery Management System)와 연결되어 LV(Low voltage) 연결을 형성하는데, 상기 온도 센서나 전압 측정 부재가 측정한 온도 정보와 전압 정도 등을 상기 외부 BMS에 전달하는 기능을 담당한다.Referring to FIG. 7 , for example, a module connector opening 420H through which the
도 4, 도 5 및 도 7에서 도시된 제1 엔드 플레이트(410) 및 제2 엔드 플레이트(420)는 예시적 구조이며, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제1 버스바 프레임(310)에 모듈 커넥터가 장착되고 제2 버스바 프레임에 터미널 버스바가 장착될 수 있다. 이에 따라 제1 엔드 플레이트에 모듈 커넥터 개구부가 형성될 수 있고, 제2 엔드 플레이트에 터미널 버스바 개구부가 형성될 수 있다.The
한편, 본 실시예에 따른 엔드 플레이트(410, 420)는 전지셀 적층체(120)의 전면 및 후면을 커버하고, 모듈 프레임(200)은 전지셀 적층체(120)의 상면, 하면 및 양 측면을 커버한다. 여기서 전면은 전지셀 적층체(120)의 x축 방향의 면을 의미하고, 후면은 전지셀 적층체(120)의 -x축 방향의 면을 의미한다. 상면은 전지셀 적층체(120)의 z축 방향의 면을 의미하고, 하면은 전지셀 적층체(120)의 -z축 방향의 면을 의미하며, 양 측면은 각각 전지셀 적층체(120)의 y축 및 -y축 방향의 면을 의미한다. 다만 이는 설명의 편의를 위해 지칭한 면들이며, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다. 상술한 바 대로, 전지셀 적층체(120)의 전면 및 후면은 전지셀(110)의 돌출된 전극 리드(111, 112)들이 위치한 면일 수 있다. Meanwhile, the
본 실시예에 따르면, 모듈 프레임(200) 또는 엔드 플레이트(410, 420) 중 적어도 하나는 가스 및 화염의 배출을 위한 벤팅부(700a)를 포함할 수 있다. According to this embodiment, at least one of the
이하에서는, 도 8 내지 도 11을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 엔드 플레이트에 형성된 벤팅부에 대해 자세히 설명하도록 한다. 설명의 반복을 피하기 위해 제1 엔드 플레이트(410)를 기준으로 설명하나, 제2 엔드 플레이트(420)에도 동일 내지 유사한 구조가 적용될 수 있다.Hereinafter, with reference to FIGS. 8 to 11 , according to an embodiment of the present invention, a venting portion formed on the first end plate will be described in detail. In order to avoid repetition of the description, the description is based on the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 플레이트 및 절연 커버를 나타낸 사시도이다. 도 9는 도 8의 절단선 A-A’를 따라 자른 모습을 나타낸 단면 사시도이다. 도 10은 도 9의 절단된 엔드 플레이트 및 절연 커버를 xz 평면 상에서 -y축 방향으로 바라본 단면도이다. 도 11은 도 8의 엔드 플레이트 및 절연 커버에 대해 전지셀 적층체와 마주하는 면이 보여지도록 각도를 달리하여 나타낸 사시도이다.8 is a perspective view illustrating an end plate and an insulating cover according to an embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional perspective view showing a state cut along the cutting line A-A' of FIG. 10 is a cross-sectional view of the cut end plate and the insulating cover of FIG. 9 viewed in the -y-axis direction on the xz plane. 11 is a perspective view showing the end plate and the insulating cover of FIG. 8 at different angles so that the side facing the battery cell stack is visible.
도 8 내지 도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 벤팅부(700a)는 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도하는 형태이다. 즉, 벤팅부(700a)는 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(410, 420)에 의해 감싸진 전지 모듈(100a)의 내부를 외부와 연결하는 통로를 포함하고, 그 통로를 통해 상기 가스 및 상기 화염을 배출하나, 상기 통로가 일직선으로만 구성되는 것이 아니라 꺾인 부분을 포함하도록 하여, 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도된다. Referring to FIGS. 8 to 11 , the venting
구체적으로, 벤팅부(700a)는, 제1 엔드 플레이트(410)에 형성된 관통구(710a); 관통구(710a)를 커버하는 제1 커버부(720a); 및 제1 커버부(720a)의 일측에 형성되고 관통구(710a)와 연통된 제1 개구부(730a)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 커버부(720a)는 관통구(710a)의 일측을 완전히 밀폐하듯이 커버하는 것이 아니라, 일정 간격 이격되어 위치하고, 제1 커버부(720a)가 제1 엔드 플레이트(410)의 일면으로부터 이격된 공간만큼 제1 개구부(730a)가 형성될 수 있다. Specifically, the venting
관통구(710a)와 제1 개구부(730a)가 앞서 언급한 가스와 화염이 배출되는 통로일 수 있다. The through
제1 커버부(720a)는 외측에서 관통구(710a)를 덮는 형태일 수 있다. 또한, 제1 커버부(720a)는, 제1 개구부(730a)가 형성되지 않은 부분에서는, 제1 엔드 플레이트(410)와 연결될 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해 제1 커버부(720a)의 면적은 관통구(710a)의 개구 면적보다 클 수 있다.The
1개의 벤팅부(700a)에 대해 y축 방향, -y축 방향, z축 방향 및 -z축 방향으로, 4개의 제1 개구부(730a)가 형성된 것이 도시되어 있으나, 제1 개구부(730a)의 개수에 특별한 제한은 없다. 또한, 관통구(710a)의 개구 방향과 일치하는 것이 아니라면, 제1 개구부(730a)의 개구 방향에 제한은 없다. Although it is shown that four
종래의 전지 모듈(10)의 경우, 상술한 바 대로, 터미널 버스바 개구부(41H)나 모듈 커넥터 개구부(42H)를 통해 고온의 열, 가스 및 화염 등이 집중적으로 배출되어 이웃한 전지 모듈(10)에 손상을 가할 수 있다. In the case of the
반면, 본 실시예에 다른 전지 모듈(100a)의 경우, 별도의 벤팅부(700a)가 마련되어 있기 때문에 가스나 화염의 배출을 분산시켜, 터미널 버스바 개구부(410H)나 모듈 커넥터 개구부(420H)를 통해 배출되는 가스나 화염을 크게 줄일 수 있다. On the other hand, in the case of the
또한, 관통구(710a)를 덮는 제1 커버부(720a)로 인해, 가스나 화염이 관통구(710a)를 일직선으로 통과하는 것이 아니다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 커버부(720a)와 제1 개구부(730a)를 포함하는 벤팅부(700a)는 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도할 수 있다.In addition, due to the
구체적으로, 관통구(710a)의 개구 방향과 제1 개구부(730a)의 개구 방향이 상이할 수 있다. 보다 구체적으로 관통구(710a)의 개구 방향과 제1 개구부(730a)의 개구 방향이 서로 수직할 수 있다. 일례로, 도 10에 나타난 바와 같이, 관통구(710a)의 개구 방향은 x축과 평행한 방향인 반면, 제1 개구부(730a)의 개구 방향은 yz평면과 평행한 방향 또는 yz평면에 가까운 방향일 수 있다. 이에 따라, 벤팅부(700a)는 제1 엔드 플레이트(410)의 일면과 평행한 방향으로 가스 및 상기 화염의 배출을 유도할 수 있다. Specifically, the opening direction of the through
고온의 가스의 경우, 배출 경로가 꺾이도록 형성되어도 외부로 배출되는 것에 특별한 제한은 없다. 반면, 직진 성향이 강한 화염이나 스파크의 경우, 본 실시예에서와 같이, 배출 경로가 꺾이도록 설계하면 이웃한 전지 모듈 등을 향해 직접적으로 분사되는 것을 제한할 수 있다. 본 실시예에 다른 벤팅부(700a)는 화염이 직접적으로 배출되는 것을 억제할 수 있고, 설사 화염이 배출이 되더라도 방향이 규제되어, 인접한 다른 전지 모듈이 입는 피해를 최소화할 수 있다. 즉, 가스 배출 기능이 저하되지 않으면서, 화염으로 인한 피해는 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.In the case of the high-temperature gas, there is no particular limitation on the discharge to the outside even if the discharge path is formed to be bent. On the other hand, in the case of a flame or spark having a strong straight-line tendency, as in this embodiment, if the discharge path is designed to be bent, it is possible to limit direct injection toward the neighboring battery module or the like. The venting
이러한 벤팅부(700a)의 개수에 특별한 제한은 없으며, 단수 또는 복수로 배치될 수 있다. 일례로, 도 8 내지 도 11에는 3개의 벤팅부(700a)가 마련된 것으로 나타나 있다.There is no particular limitation on the number of
한편, 상술한 바 대로, 제1 엔드 플레이트(410)와 제1 버스바 프레임(310, 도 5 참조) 사이에는 전기적 절연을 위한 절연 커버(800)가 위치할 수 있다. 전기적 절연인 소재라면 제한 없이 절연 커버(800)로 적용될 수 있다. 이 때, 도 11에 도시된 바와 같이, 절연 커버(800) 중 벤팅부(700a)와 대응하는 위치에 절연 커버 개구부(800H)가 형성될 수 있다. 전지 모듈 내부의 고온의 가스나 화염이 절연 커버 개구부(800H)와 벤팅부(700a)를 차례로 통과하여 외부로 배출될 수 있다.Meanwhile, as described above, an insulating
이하에서는, 도 12 및 도 13을 참고하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 모듈 프레임에 형성된 벤팅부에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 12 and 13 , according to another embodiment of the present invention, a venting unit formed in a module frame will be described in detail.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타낸 사시도이다. 도 13은 도 12의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.12 is a perspective view showing a battery module according to another embodiment of the present invention. 13 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line B-B' of FIG. 12 .
도 12 및 도 13을 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈(100b)은, 전지셀 적층체(120)를 수납하는 모듈 프레임(200) 및 모듈 프레임(200)에 형성된 벤팅부(700b)를 포함한다. 벤팅부(700b)는 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도하는 형태이다. 즉, 벤팅부(700b)는 모듈 프레임(200)과 엔드 플레이트(410, 420)에 의해 감싸진 전지 모듈(100b)의 내부를 외부와 연결하는 통로를 포함하고, 그 통로를 통해 상기 가스 및 상기 화염을 배출하나, 상기 통로가 일직선으로만 구성되는 것이 아니라 꺾인 부분을 포함하도록 하여, 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도된다.12 and 13 , the
이러한 벤팅부(700b)는, 모듈 프레임(200)에 형성된 관통구(710b); 관통구(710b)를 커버하는 제1 커버부(720b); 및 제1 커버부(720b)의 일측에 형성되고 관통구(710b)와 연통된 제1 개구부(730b)를 포함한다. 앞서 설명한 것과 유사하게, 여기서 제1 커버부(720b)는 관통구(710b)의 일측을 완전히 밀폐하듯이 커버하는 것이 아니라, 일정 간격 이격되어 위치하고, 제1 커버부(720b)가 모듈 프레임(200)의 일면으로부터 이격된 공간만큼 제1 개구부(730a)가 형성될 수 있다. The venting
관통구(710b)와 제1 개구부(730b)가 앞서 언급한 가스와 화염이 배출되는 통로일 수 있다.The through
제1 커버부(720b)는 외측에서 관통구(710b)를 덮는 형태일 수 있다. 또한, 제1 커버부(720b)는, 제1 개구부(730b)가 형성되지 않은 부분에서는, 모듈 프레임(200)과 연결될 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해 제1 커버부(720b)의 면적은 관통구(710b)의 개구 면적보다 클 수 있다. The
엔드 플레이트(410, 420)에 형성된 벤팅부(700a)와 유사하게, 본 실시예에 따른 벤팅부(700b)는 제1 커버부(720b)와 제1 개구부(730b)를 포함하여, 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도할 수 있다.Similar to the
구체적으로, 관통구(710b)의 개구 방향과 제1 개구부(730b)의 개구 방향이 상이할 수 있다. 보다 구체적으로 관통구(710b)의 개구 방향과 제1 개구부(730b)의 개구 방향이 서로 수직할 수 있다. 일례로, 도 13에 나타난 바와 같이, 관통구(710b)의 개구 방향은 z축과 평행한 방향인 반면, 제1 개구부(730b)의 개구 방향은 xy평면과 평행한 방향 또는 xy평면에 가까운 방향일 수 있다. 이에 따라, 벤팅부(700b)는 모듈 프레임(200)의 일면과 평행한 방향으로 가스 및 상기 화염의 배출을 유도할 수 있다. 본 실시예에 따른 벤팅부(700b)는 가스 배출 기능이 저하되지 않으면서, 화염으로 인한 피해는 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 자세한 내용은 앞서 설명한 내용과 중복이므로 생략한다. Specifically, the opening direction of the through
한편, 모듈 프레임(200)이 엔드 플레이트(410, 420)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 가질 수 있기 때문에 엔드 플레이트(410, 420)에 형성된 경우보다 벤팅부(700b)의 개수를 늘릴 수 있다. 또한, 제1 개구부(730b)의 개구 면적도 늘릴 수 있다. 늘어난 벤팅부(700b)의 개수나 제1 개구부(730b)의 개구 면적은 가스나 화염의 분산에 더 효과적이다. On the other hand, since the
또한, 벤팅부(700b)가 모듈 프레임(200)의 일면에 형성되는 것이므로, 엔드 플레이트가 위치한 방향으로 배출되는 가스나 화염 자체를 줄일 수 있다. In addition, since the venting
특히, 도시된 바와 같이, 모듈 프레임(200)의 상면에 벤팅부(700b)들이 형성될 수 있는데, 이 경우, 가스나 화염의 배출이 전지 모듈(100b)의 상부에서 일어나도록 유도할 수 있다. 따라서, 주로 측면에 배치되는 다른 전지 모듈들에 미치는 손상을 줄일 수 있다. In particular, as shown, the venting
한편, 엔드 플레이트(410, 420)에 형성된 벤팅부(700a) 및 모듈 프레임(200)에 형성된 벤팅부(700b)를 구분하여 설명하였으나, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 엔드 플레이트(410, 420)에 형성된 벤팅부(700a) 및 모듈 프레임(200)에 형성된 벤팅부(700b)를 모두 포함할 수 있다.Meanwhile, although the
이하에서는, 도 14 내지 도 17을 참고하여, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 벤팅부에 대해 자세히 설명하도록 한다. 설명의 반복을 피하기 위해 제1 엔드 플레이트(410)를 기준으로 설명하나, 모듈 프레임(200)이나 제2 엔드 플레이트(420)에도 동일 내지 유사한 구조가 적용될 수 있다.Hereinafter, a venting unit according to a modified embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14 to 17 . Although the description is based on the
도 14는 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 엔드 플레이트 및 절연 커버를 나타낸 사시도이다. 도 15는 도 14의 절단선 C-C’를 따라 자른 모습을 나타낸 단면 사시도이다. 도 16은 도 15의 절단된 엔드 플레이트 및 절연 커버를 xz 평면 상에서 -y축 방향으로 바라본 단면도이다. 도 17은 도 14의 엔드 플레이트 및 절연 커버에 대해 전지셀 적층체와 마주하는 면이 보여지도록 각도를 달리하여 나타낸 사시도이다.14 is a perspective view illustrating an end plate and an insulating cover according to a modified embodiment of the present invention. 15 is a cross-sectional perspective view showing a state cut along the cutting line C-C' of FIG. 14 . 16 is a cross-sectional view of the cut end plate and the insulating cover of FIG. 15 viewed in the -y-axis direction on the xz plane. 17 is a perspective view showing the end plate and the insulating cover of FIG. 14 at different angles so that the surface facing the battery cell stack is visible.
도 14 내지 도 17을 참고하면, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 벤팅부(700c)는, 제1 엔드 플레이트(410)에 형성된 관통구(710c); 관통구(710c)를 커버하는 제1 커버부(720c); 및 제1 커버부(720c)의 일측에 형성되고 관통구(710c)와 연통된 제1 개구부(730c)를 포함한다. 추가로 벤팅부(700c)는, 관통구(710c)를 기준으로 제1 커버부(720c)의 반대편에 위치한 채 관통구(710c)를 커버하는 제2 커버부(740c) 및 제2 커버부(740c)의 일측에 형성되고 관통구(710c)와 연통된 제2 개구부(750c)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 다른 벤팅부(700c)는, 앞서 설명한 벤팅부(700a)에 제2 커버부(740c) 및 제2 개구부(750c)가 더 추가된 구성일 수 있다. 제1 커버부(720c)와 제2 커버부(740c)는 각각 관통구(710a)의 일측과 타측을 완전히 밀폐하듯이 커버하는 것이 아니라, 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 제1 커버부(720c)가 제1 엔드 플레이트(410)의 일면으로부터 이격된 공간만큼 제1 개구부(730a)가 형성될 수 있고, 제2 커버부(740c)가 제1 엔드 플레이트(410)의 타면으로부터 이격된 공간만큼 제2 개구부(750c)가 형성될 수 있다.14 to 17 , the venting
제1 개구부(730c), 관통구(710c) 및 제2 개구부(750c)가 앞서 언급한 가스와 화염이 배출되는 통로일 수 있다. The
제2 커버부(740c)와 제1 커버부(720c)는 관통구(710c)를 사이에 두고 서로 대향하여 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 외측에서 관통구(710c)를 덮는 제1 커버부(720c)와 달리, 제2 커버부(740c)는 내측에서 관통구(710c)를 덮는 형태일 수 있다. 또한, 제2 커버부(740c)는, 제2 개구부(750c)가 형성되지 않은 부분에서는, 제1 엔드 플레이트(410)와 연결될 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해 제2 커버부(740c)의 면적은 관통구(710c)의 개구 면적보다 클 수 있다.The
1개의 벤팅부(700c)에 대해 y축 방향, -y축 방향, z축 방향 및 -z축 방향으로, 4개의 제2 개구부(750c)가 형성된 것으로 표현되어 있으나, 제2 개구부(750c)의 개수에 특별한 제한은 없다. 또한, 관통구(710c)의 개구 방향과 일치하는 것이 아니라면, 제2 개구부(750c)의 개구 방향에 제한은 없다.It is expressed that four
관통구(710c)를 덮는 제1 커버부(720c)와 제2 커버부(740c)로 인해, 가스나 화염이 관통구(710c)를 일직선으로 통과하는 것이 아니다. 즉, 제1 커버부(720c)와 제2 커버부(740c)에 의해 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 적어도 2번 꺾일 수 있다. Due to the
구체적으로, 관통구(710c)의 개구 방향과 제2 개구부(750c)의 개구 방향이 상이할 수 있다. 보다 구체적으로 관통구(710c)의 개구 방향과 제2 개구부(750c)의 개구 방향이 서로 수직할 수 있다. 일례로, 도 16에 나타난 바와 같이, 관통구(710c)의 개구 방향은 x축과 평행한 방향인 반면, 제2 개구부(750c)의 개구 방향은 yz평면과 평행한 방향 또는 yz평면에 가까운 방향일 수 있다. 즉, 제1 커버부(720c)에 더해 제2 커버부(740c)를 배치함으로써, 벤팅부(700c)를 통해 화염이 배출되는 경로를 보다 복잡하게 설정할 수 있다. 화염의 배출 경로가 복잡해질수록 직진 성향이 강한 화염이나 스파크를 효과적으로 차단할 수 있고, 순간적으로 터져 나오는 화염이 제2 커버부(740c) 및 제1 커버부(720c)를 차례로 지나침에 따라 화염 강도가 낮아질 수 있다. 다시 말해, 본 실시예에 따른 벤팅부(700c)는 보다 증대된 소염 기능을 갖출 수 있다. Specifically, the opening direction of the through
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.In this embodiment, terms indicating directions such as front, back, left, right, up, and down are used, but these terms are only for convenience of explanation, and may vary depending on the location of the object or the position of the observer. .
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 전지 팩을 형성할 수 있다.One or more battery modules according to the present embodiment described above may be mounted together with various control and protection systems such as a battery management system (BMS) and a cooling system to form a battery pack.
상기 전지 모듈이나 전지 팩은 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.The battery module or battery pack may be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid, etc., but is not limited thereto and may be applied to various devices that can use a secondary battery.
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.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
100a, 100b: 전지 모듈
120: 전지셀 적층체
200: 모듈 프레임
410: 제1 엔드 플레이트
420: 제2 엔드 플레이트
700a, 700b, 700c: 벤팅부100a, 100b: battery module
120: battery cell stack
200: module frame
410: first end plate
420: second end plate
700a, 700b, 700c: venting part
Claims (13)
상기 전지셀 적층체을 수납하는 모듈 프레임; 및
상기 전지셀 적층체의 전면 및 후면을 커버하는 엔드 플레이트를 포함하고,
상기 모듈 프레임 또는 상기 엔드 플레이트 중 적어도 하나는 가스 및 화염의 배출을 위한 벤팅부를 포함하며,
상기 벤팅부는, 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 꺾이도록 유도하는 형태인 전지 모듈.a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked;
a module frame for accommodating the battery cell stack; and
and an end plate covering the front and rear surfaces of the battery cell stack,
At least one of the module frame or the end plate includes a venting unit for discharging gas and flame,
The venting part is a battery module in the form of inducing the discharge path of the gas and the flame to be bent.
상기 벤팅부는, 상기 모듈 프레임 또는 상기 엔드 플레이트 중 적어도 하나에 형성된 관통구; 상기 관통구를 커버하는 제1 커버부; 및 상기 제1 커버부의 일측에 형성되고 상기 관통구와 연통된 제1 개구부를 포함하는 전지 모듈.In claim 1,
The venting unit may include: a through hole formed in at least one of the module frame and the end plate; a first cover part covering the through hole; and a first opening formed on one side of the first cover part and communicating with the through hole.
상기 제1 커버부의 면적은, 상기 관통구의 개구 면적보다 큰 전지 모듈.In claim 2,
An area of the first cover part is larger than an opening area of the through hole.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제1 개구부의 개구 방향이 상이한 전지 모듈.In claim 2,
An opening direction of the through hole and an opening direction of the first opening are different from each other.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제1 개구부의 개구 방향이 서로 수직한 전지 모듈.In claim 2,
A battery module in which an opening direction of the through hole and an opening direction of the first opening are perpendicular to each other.
상기 벤팅부는, 상기 관통구를 기준으로 상기 제1 커버부의 반대편에 위치한 채 상기 관통구를 커버하는 제2 커버부; 및 상기 제2 커버부의 일측에 형성되고 상기 관통구와 연통된 제2 개구부를 더 포함하는 전지 모듈.In claim 2,
The venting part may include a second cover part for covering the through hole while being positioned opposite the first cover part with respect to the through hole; and a second opening formed on one side of the second cover part and communicating with the through hole.
상기 제2 커버부의 면적은, 상기 관통구의 개구 면적보다 큰 전지 모듈.In claim 6,
An area of the second cover part is larger than an opening area of the through hole.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제2 개구부의 개구 방향이 상이한 전지 모듈.In claim 6,
An opening direction of the through hole and an opening direction of the second opening are different from each other.
상기 관통구의 개구 방향과 상기 제2 개구부의 개구 방향이 서로 수직한 전지 모듈.In claim 7,
A battery module in which an opening direction of the through hole and an opening direction of the second opening are perpendicular to each other.
상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부에 의해 상기 가스 및 상기 화염의 배출 경로가 적어도 2번 꺾이는 전지 모듈.In claim 6,
A battery module in which the discharge path of the gas and the flame is bent at least twice by the first cover part and the second cover part.
상기 벤팅부는 상기 모듈 프레임 또는 상기 엔드 플레이트 중 적어도 하나의 일면과 평행한 방향으로 상기 가스 및 상기 화염의 배출을 유도하는 전지 모듈.In claim 1,
The venting part is a battery module for inducing discharge of the gas and the flame in a direction parallel to one surface of at least one of the module frame or the end plate.
상기 전지셀 적층체와 상기 엔드 플레이트 사이에 위치하는 절연 커버를 더 포함하고,
상기 벤팅부가 상기 엔드 플레이트에 형성되며,
상기 절연 커버 중 상기 벤팅부와 대응하는 위치에 절연 커버 개구부가 형성되는 전지 모듈.In claim 1,
Further comprising an insulating cover positioned between the battery cell stack and the end plate,
The venting part is formed in the end plate,
A battery module in which an insulating cover opening is formed in a position corresponding to the venting part of the insulating cover.
A battery pack comprising the battery module according to claim 1 .
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- 2022-01-04 KR KR1020220000798A patent/KR20220103629A/en unknown
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