KR20230152577A - Battery module, battery pack and vehicle including same - Google Patents
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Abstract
열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 셀 어셈블리 및 상기 배터리 셀을 셀 수용부 내에 수용하고, 상기 셀 수용부의 일부가 개방되도록 구성된 모듈 프레임을 포함한다.Provided are battery modules, battery packs, and vehicles including them that are configured to ensure structural stability even when a thermal event occurs.
A battery module according to one aspect of the present invention includes a cell assembly including at least one battery cell and a module frame configured to accommodate the battery cell in a cell accommodating portion and to have a portion of the cell accommodating portion open.
Description
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, a battery pack, and a vehicle including the same. More specifically, it relates to a battery module, a battery pack, and a vehicle including the same that are configured to ensure structural stability even when a thermal event occurs.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable phones has rapidly increased, and as the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, and satellites has begun, high-performance secondary batteries capable of repeated charging and discharging have been developed. Research is actively underway.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 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 these, lithium secondary batteries are in the spotlight for their advantages of free charging and discharging, very low self-discharge rate, and high energy density as they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively. In addition, the lithium secondary battery includes a positive and negative electrode plate coated with the positive and negative electrode active materials, an electrode assembly in which the positive and negative electrode plates are disposed with a separator in between, and an exterior material that seals and stores the electrode assembly with an electrolyte.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.Meanwhile, lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. Also, can-type secondary batteries can be further classified into cylindrical batteries and prismatic batteries depending on the shape of the metal can.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.Here, the pouch of the pouch-type secondary battery can be broadly divided into a lower sheet and an upper sheet covering it. At this time, the pouch accommodates an electrode assembly formed by laminating and winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Then, after storing the electrode assembly, the edges of the upper and lower sheets are sealed by heat fusion or the like. Additionally, the electrode tab drawn out from each electrode is coupled to an electrode lead, and an insulating film may be added to the electrode lead in contact with the sealing portion.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.In this way, the pouch-type secondary battery can have the flexibility to be configured in various forms. In addition, the pouch-type secondary battery has the advantage of being able to implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass.
이러한 상기 리튬 이차전지는, 고전압 및 고전류를 제공할 수 있도록 여러 개의 배터리 셀들을 그 자체 또는 카트리지 등에 장착한 상태로 중첩 내지 적층해 밀집 구조로 만든 후, 이를 전기적으로 연결한 배터리 모듈이나 배터리 팩으로 이용이 되고 있다.The lithium secondary battery is made into a dense structure by overlapping or stacking multiple battery cells mounted on themselves or in a cartridge to provide high voltage and current, and then electrically connecting them into a battery module or battery pack. It is being used.
이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀 중, 어느 하나의 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트가 다른 배터리 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 셀 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 다른 배터리 셀의 열적 이벤트로 이어져, 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 따라서, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있는 구성이 요구된다.In this battery pack configuration, one of the most important issues is safety. In particular, when a thermal event occurs in one of the plurality of battery cells included in the battery pack, propagation of this event to other battery cells needs to be suppressed. If thermal propagation between battery cells is not properly suppressed, this may lead to thermal events in other battery cells included in the battery pack, causing larger problems such as ignition or explosion of the battery pack. Furthermore, ignition or explosion occurring in the battery pack can cause significant damage to people or property in the surrounding area. Accordingly, in the case of such battery packs, a configuration capable of appropriately controlling the above-mentioned thermal events is required.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was conceived to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a battery module, a battery pack, and a vehicle including the same that are configured to ensure structural stability even when a thermal event occurs.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 셀 어셈블리, 및 상기 배터리 셀을 셀 수용부 내에 수용하고 상기 셀 수용부의 일부가 개방되도록 구성된 모듈 프레임을 포함한다.A battery module according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes a cell assembly including at least one battery cell, the battery cell being accommodated in a cell accommodating portion, and a portion of the cell accommodating portion being configured to be open. Includes module frame.
일 실시예에 있어서, 상기 셀 수용부는, 상기 수용된 배터리 셀의 상측 또는 하측에 위치된 부분이 개방되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the cell accommodating part may be configured such that a portion located above or below the accommodating battery cell is open.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 셀은 복수 개로 구비되고, 상기 셀 수용부는 복수 개로 구비되며, 상기 배터리 셀은 상기 복수 개의 셀 수용부 내에 각각 수용되고, 상기 복수 개의 셀 수용부는, 상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 상기 수용된 배터리 셀의 상측에 위치된 부분과 상기 수용된 배터리 셀의 하측에 위치된 부분이 번갈아 개방되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the battery cells are provided in plural numbers, the cell accommodating parts are provided in plural numbers, the battery cells are each accommodated in the plurality of cell accommodating parts, and the plurality of cell accommodating parts are provided in a plurality of the battery cells. When viewed from the stacking direction, the portion located above the accommodated battery cell and the portion located below the accommodated battery cell may be configured to be alternately open.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 셀 수용부는, 상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 격벽에 의해 상호 분리되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the plurality of cell accommodating parts may be configured to be separated from each other by a partition when viewed from the stacking direction of the battery cells.
일 실시예에 있어서, 상기 격벽은, 상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 다수 폴딩된 구조로 형성될 수 있다.In one embodiment, the partition wall may be formed in a multi-folded structure when viewed from the stacking direction of the battery cells.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 셀은 전극 조립체를 내부에 수용하는 수용 공간을 가지고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 리드를 외부로 돌출시키는 셀 케이스를 포함하며, 상기 셀 케이스는 상기 배터리 셀의 적층 방향으로 상기 셀 수용부의 내부에 밀착되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the battery cell includes a cell case that has an accommodating space for accommodating the electrode assembly therein and protrudes an electrode lead electrically connected to the electrode assembly to the outside, wherein the cell case includes the battery cell. It may be configured to adhere closely to the inside of the cell receiving portion in the stacking direction.
일 실시예에 있어서, 상기 셀 수용부는, 상기 배터리 셀의 길이 방향에서 상기 셀 케이스보다 길게 형성될 수 있다.In one embodiment, the cell accommodating portion may be formed to be longer than the cell case in the longitudinal direction of the battery cell.
일 실시예에 있어서, 상기 셀 수용부는, 상기 수용된 배터리 셀의 길이 방향 양측에 위치된 부분이 개방되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the cell accommodating part may be configured so that portions located on both sides in the longitudinal direction of the accommodating battery cell are open.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 어셈블리 및 상기 모듈 프레임을 감싸도록 구성된 셀 고정부재를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the battery module may further include a cell fixing member configured to surround the cell assembly and the module frame.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 수용부 내부에서, 상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 상기 셀 케이스의 양 측면 중 적어도 일 측면에 배치되는 열 차단부재를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the battery module may further include a heat shield disposed on at least one side of both sides of the cell case, inside the cell accommodating portion, when viewed from the stacking direction of the battery cells. .
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 수용부의 길이 방향 양측 중 적어도 일측에 구비되고, 상기 배터리 셀의 적층 방향으로 절곡되어 형성된 가이드부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the battery module may further include a guide portion provided on at least one side of the longitudinal direction of the cell accommodating portion and formed by bending in the stacking direction of the battery cells.
일 실시예에 있어서, 상기 배터리 모듈은, 상기 모듈 프레임의 셀 수용부에 수용된 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바를 지지하는 버스바 프레임을 더 포함하고, 상기 버스바 프레임은, 상기 모듈 프레임의 단부가 소정 길이만큼 삽입되어 고정되는 고정 홈을 구비할 수 있다.In one embodiment, the battery module further includes a bus bar frame supporting a bus bar electrically connected to an electrode lead of a battery cell accommodated in a cell receiving portion of the module frame, and the bus bar frame includes the module. The end of the frame may be provided with a fixing groove into which a predetermined length is inserted and fixed.
일 실시예에 있어서, 상기 버스바 프레임은, 상기 모듈 프레임의 일 단부가 삽입되어 고정되는 제1 고정 홈을 구비하는 제1 버스바 프레임; 및 상기 모듈 프레임의 타 단부가 삽입되어 고정되는 제2 고정 홈을 구비하는 제2 버스바 프레임을 포함할 수 있다.In one embodiment, the bus bar frame includes: a first bus bar frame having a first fixing groove into which one end of the module frame is inserted and fixed; And it may include a second bus bar frame having a second fixing groove into which the other end of the module frame is inserted and fixed.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 모듈을 1개 또는 2개 이상 포함한다.A battery pack according to another aspect of the present invention includes one or two or more of the above-described battery modules.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 1개 또는 2개 이상 포함한다.Additionally, a vehicle according to another aspect of the present invention includes one or two or more battery packs.
본 발명의 실시예에 따르면, 셀 수용부의 일정 영역으로 벤팅 가스 및/또는 화염이 배출되도록 유도함으로써, 배터리 모듈 내의 발화 요인을 억제하여 배터리 모듈의 구조적 안정성을 강화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by inducing venting gas and/or flame to be discharged to a certain area of the cell receiving portion, ignition factors within the battery module can be suppressed and structural stability of the battery module can be strengthened.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인접한 배터리 셀의 동시다발적 발화가 발생되는 것을 방지할 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, simultaneous ignition of adjacent battery cells can be prevented.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.In addition, various other additional effects can be achieved by various embodiments of the present invention. These various effects of the present invention will be described in detail in each embodiment, or descriptions of effects that can be easily understood by those skilled in the art will be omitted.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하는 것이며, 후술하는 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 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈에 구비된 셀 어셈블리를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈에 구비된 모듈 프레임을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 A부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈에 구비된 셀 고정부재를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 12는 도 1의 배터리 모듈의 조립 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 배터리 모듈의 모듈 프레임이 버스바 프레임에 의해 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타낸 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later. Therefore, the present invention is limited to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited.
1 is a diagram showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the battery module of Figure 1.
FIG. 3 is a diagram showing a cell assembly provided in the battery module of FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram showing a module frame provided in the battery module of FIG. 1.
Figure 5 is an enlarged view of portion A of Figure 1.
FIG. 6 is a diagram showing a cell fixing member provided in the battery module of FIG. 1.
Figures 7 to 12 are diagrams showing the assembly process of the battery module of Figure 1.
Figure 13 is a diagram showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
Figure 15 is a diagram showing a battery module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which the module frame of the battery module shown in FIG. 15 is fixed by a bus bar frame.
Figure 17 is a diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor must appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not entirely represent the technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈(10)의 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈(10)에 구비된 셀 어셈블리(100)를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 배터리 모듈(10)에 구비된 모듈 프레임(200)을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 1의 A부분 확대도이다.Figure 1 is a diagram showing a
상세하게는, 도 5는 본 발명의 배터리 모듈(10) 내에서 모듈 프레임(200)이 셀 어셈블리(100)의 열 폭주에 따른 벤팅 가스 및/또는 화염의 배출을 가이드하는 상태를 나타낸 도면이다. 이 때, 도 5에서 벤팅 가스는 참조부호 'V'와 같이 표기하고, 화염은 'F'와 같이 표기하기로 한다.In detail, FIG. 5 is a diagram showing a state in which the
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 후술되는 배터리 셀(110)의 길이 방향, Y축 방향은 XY평면상에서 수직하게 기립되어 있는 배터리 셀(110)이 적층되는 적층 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the X-axis direction shown in the drawing is the longitudinal direction of the
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 셀 어셈블리(100) 및 모듈 프레임(200)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5 , the
상기 셀 어셈블리(100)는, 적어도 하나의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있다. 여기서 배터리 셀(110)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 상기 배터리 셀(110)은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 배터리 셀(110)은 파우치형 전지셀일 수 있다.The
일 실시예에 있어서, 상기 셀 어셈블리(100)는 복수 개의 배터리 셀(110)을 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 셀(110)은 일 방향(Y축 방향)으로 상호 적층되어 나란히 배열될 수 있다.In one embodiment, the
상기 모듈 프레임(200)은, 배터리 셀(110)을 수용하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 프레임(200)은, 빈 공간을 가지며 이러한 빈 공간에 배터리 셀(110)을 수용하는 셀 수용부(S)를 포함할 수 있다. 이러한 셀 수용부(S)의 빈 공간은, 배터리 셀(110)이 수용될 수 있도록 배터리 셀(110)의 형태 및 크기에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 그리고, 배터리 셀(110)은 이와 같이 마련된 셀 수용부(S)에 수용될 수 있다.The
이 때, 상기 셀 수용부(S)는 일부가 개방되도록 구성될 수 있다. 즉, 셀 수용부(S)는 내부에 빈 공간이 형성되고, 이러한 빈 공간의 일부가 개방되도록 구성될 수 있다. 특히, 셀 수용부(S)의 개방 부분은, 배터리 셀(110)이 셀 수용부(S)에 삽입되기 위해 형성될 수 있다. 따라서, 셀 수용부(S)의 개방 부분은 배터리 셀(110)이 삽입될 수 있는 크기 내지 형상을 가질 수 있다.At this time, the cell receiving portion (S) may be configured to be partially open. That is, the cell accommodating portion S may be configured to have an empty space formed inside it, and a portion of this empty space may be open. In particular, the open portion of the cell accommodating part (S) may be formed so that the
또한, 상기 모듈 프레임(200)은, 내열성 및 강성이 강한 재질을 포함할 수 있다.Additionally, the
일반적인 배터리 모듈에서는, 셀 어셈블리를 구성하는 배터리 셀들 중 특정 배터리 셀에서 열 폭주 현상과 같은 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 특정 배터리 셀 내부에서 고온 및 고압의 벤팅 가스가 발생될 수 있고, 이러한 벤팅 가스가 산소와 만나게 되면 배터리 셀의 내부 또는 외부에서 화염이 발생될 수 있다.In a typical battery module, an event such as thermal runaway may occur in a specific battery cell among the battery cells constituting the cell assembly. In this case, high-temperature and high-pressure venting gas may be generated inside a specific battery cell, and when this venting gas meets oxygen, a flame may be generated inside or outside the battery cell.
이 때, 이러한 화염은 특정 배터리 셀과 인접한 다른 배터리 셀로 전이될 위험성이 높고, 이에 따라 다수의 배터리 셀들의 동시다발적 발화가 발생될 수 있다. 한편, 종래의 배터리 모듈은 밀폐된 모듈 케이스 내에 배터리 셀이 다수 배치된 구조로 구성되어 있으므로, 전술한 동시다발적 발화에 취약한 문제가 있다.At this time, there is a high risk that such flames will spread to other battery cells adjacent to a specific battery cell, and as a result, simultaneous ignition of multiple battery cells may occur. Meanwhile, the conventional battery module has a structure in which a large number of battery cells are arranged within a sealed module case, so it is vulnerable to the above-mentioned simultaneous ignition.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 모듈 프레임(200)은, 배터리 셀(110)을 일부가 개방되도록 구성된 셀 수용부(S) 내부에 수용함으로써, 열 폭주 현상 발생시 배터리 셀(110)에서 야기된 벤팅 가스 및/또는 화염이 셀 수용부(S)의 개방된 부분을 통해 배출되도록 유도할 수 있다.In order to solve this problem, the
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 수용부(S)의 일정 영역(셀 수용부(S)의 개방된 부분)으로 벤팅 가스 및/또는 화염이 배출되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(10) 내의 발화 요인을 억제하여 배터리 모듈(10)의 구조적 안정성을 강화할 수 있다.According to this implementation configuration of the present invention, venting gas and/or flame can be induced to be discharged into a certain area of the cell accommodating part S (open portion of the cell accommodating part S). Accordingly, the structural stability of the
특히, 상기 셀 수용부(S)는, 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 상측 또는 하측에 위치된 셀 수용부(S)의 부분이 개방되도록 구성될 수 있다. 이러한 셀 수용부(S)의 개방된 부분을 통해, 배터리 셀(110)이 셀 수용부(S)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 모듈 프레임(200) 내로의 배터리 셀(110)의 삽입이 용이하게 이루어질 수 있다. 이와 같이 셀 수용부(S)에서 배터리 셀(110)이 셀 수용부(S)에 삽입 가능하도록 개방된 부분은, 본 발명의 실시예들에서 셀 삽입부(O)로 나타내기로 한다. 즉, 셀 삽입부(O)는 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 상측 또는 하측에 위치된 셀 수용부(S)의 부분에 형성될 수 있다.In particular, the cell accommodating part (S) may be configured so that a portion of the cell accommodating part (S) located above or below the
일 실시예에서, 배터리 셀(110)은, 길이 방향(X축 방향)을 따라 연장된 길이가 후술되는 전극 리드(114)를 포함하는 부분의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 그리고, 셀 삽입부(O)는 배터리 셀(110)의 높이 방향(Z축 방향)을 기준으로 배터리 셀(110)의 상측 또는 하측에 위치한 셀 수용부(S)의 부분에 형성될 수 있다. 따라서, 셀 삽입부(O)는, 후술되는 배터리 셀(110)의 전극 리드(114)를 포함하는 부분에 대응되는 셀 수용부(S)의 부분보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다.In one embodiment, the
이와 같이, 배터리 셀(110)의 전극 리드(114)를 포함하는 부분에 대응되는 셀 수용부(S)의 부분보다 넓게 형성된 셀 삽입부(0)를 통해 보다 신속하게 벤팅 가스 및/또는 화염이 셀 수용부(S) 외부로 배출되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(10) 내의 발화 요인을 보다 확실하게 억제할 수 있다.In this way, venting gas and/or flame is more quickly transmitted through the cell insertion portion 0, which is formed wider than the portion of the cell receiving portion S corresponding to the portion including the
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 다시 참조하면, 상기 배터리 셀(110)은 복수 개로 구비되고, 상기 셀 수용부(S)는 이에 대응되게 복수 개로 구비될 수 있다. 이 때, 복수 개의 셀 수용부(S)는 각각 독립적으로 구성될 수 있다.Referring again to FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
구체적으로, 복수 개로 구비된 배터리 셀(110)은, 복수 개의 셀 수용부(S) 내에 각각 수용될 수 있다.Specifically, a plurality of
그리고, 복수 개의 셀 수용부(S)는, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 볼 때, 제1 셀 수용부 내에 수용된 배터리 셀의 상측에 위치된 제1 셀 수용부의 부분과, 상기 제1 셀 수용부에 인접한 제2 셀 수용부 내에 수용된 배터리 셀의 하측에 위치된 제2 셀 수용부의 부분이 번갈아 개방되도록 구성될 수 있다. 즉, 셀 삽입부(O)는 하나의 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 상측에 위치된 부분과, 인접한 다른 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 하측에 위치된 부분에 번갈아 형성될 수 있다. 이 경우, 복수의 셀 수용부(S)의 셀 삽입부들은, 서로 동일한 형상 및 크기를 가지도록 구성될 수 있다.In addition, the plurality of cell accommodating parts S includes a portion of the first cell accommodating part located above the battery cell accommodated in the first cell accommodating part when viewed from the stacking direction of the
이와 같은 구성에 의해, 인접한 배터리 셀(110) 사이에서 벤팅 가스 및/또는 화염이 서로 반대 방향(배터리 모듈(10)의 상측 또는 하측 방향)으로 배출되도록 유도될 수 있다. 따라서, 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화가 발생되는 것을 방지할 수 있다.With this configuration, venting gas and/or flame between
이하, 전술한 모듈 프레임(200)의 상세 구조에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, we will look at the detailed structure of the
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 다시 참조하면, 모듈 프레임(200)은, 제 1 프레임(220) 및 제 2 프레임(240)을 포함할 수 있다.Referring again to FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
상기 제 1 프레임(220)은, 셀 수용부(S)의 배터리 셀(110)의 적층 방향에서의 측면을 구성할 수 있다.The
상기 제 2 프레임(240)은, 제 1 프레임(220)에 연결되고, 셀 수용부(S)의 상측면 또는 하측면을 구성할 수 있다. 이러한 제 2 프레임(240)은 평평한 형태로 구성될 수 있다.The
예시적으로, 도 1 및 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 제 1 프레임(220)과 1개의 제 2 프레임(240)이 셀 수용부(S)를 구성할 수 있다. 이 때, 제 2 프레임(240)은, 2개의 제 1 프레임(220)의 상단 사이를 연결하거나, 2개의 제 1 프레임(220)의 하단 사이를 연결할 수 있다.Exemplarily, as shown in FIGS. 1 and 2, 4 and 5, two
보다 구체적으로, 제 2 프레임(240)이 2개의 제 1 프레임(220)의 상단 사이를 연결하는 경우, 셀 삽입부(O)는 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 하측에 위치된 부분에 형성될 수 있다. 또한, 제 2 프레임(240)이 2개의 제 1 프레임(220)의 하단 사이를 연결하는 경우, 셀 삽입부(O)는 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 상측에 위치된 부분에 형성될 수 있다.More specifically, the
그리고, 제 1 프레임(220) 및 제 2 프레임(240)은 조립체로 구성되어 격벽을 구성할 수 있다. 이러한 격벽은, 셀 수용부(S)의 배터리 셀(110)의 적층 방향에서의 측면과, 셀 수용부(S)의 상측면 또는 하측면을 의미할 수 있다. 일례로서, 제 1 프레임(220) 및 제 2 프레임(240)은 용접에 의해 상호 접합될 수도 있고, 일체로 사출되어 형성될 수도 있으나, 이러한 제조 방법에 한정되지는 않는다.Additionally, the
한편, 제 1 프레임(220) 및 제 2 프레임(240)은, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 복수 개로 구비될 수도 있다. 이 때, 제 2 프레임(240)은 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 볼 때, 셀 수용부(S)의 상측면 또는 하측면을 번갈아 구성하도록 제 1 프레임(220)에 연결될 수 있다.Meanwhile, the
전술한 복수 개의 셀 수용부(S)는, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 볼 때, 제 1 프레임(220) 및 제 2 프레임(240)에 의해 형성된 격벽에 의해 상호 분리되도록 구성될 수 있다.The plurality of cell receiving portions S described above may be configured to be separated from each other by a partition formed by the
이와 같은 구성에 의해, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서, 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화가 발생되는 것을 방지할 수 있다.With this configuration, simultaneous ignition of
특히, 이러한 격벽은, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 볼 때, 복수 회 폴딩된 구조로 형성될 수 있다.In particular, these partition walls may be formed in a structure that is folded multiple times when viewed from the stacking direction of the
구체적으로, 제 1 프레임(220)과 제 2 프레임(240)의 조립체로 구성된 격벽은, 배터리 셀(110)의 길이 방향 또는 모듈 프레임(200)의 길이 방향(X축 방향)에서 볼 때, 전체적으로 'Z'자 형태 또는 'ㄹ'자 형태의 구조가 반복되는 형상으로 구성될 수 있다.Specifically, the partition wall composed of the assembly of the
그리고, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 격벽에서 폴딩된 부분인 셀 수용부(S) 내에 배터리 셀(110)이 각각 수용될 수 있다. 따라서, 폴딩되지 않은 프레임 구조에 비해 모듈 프레임(200)의 크기를 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다.And, as shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
또한, 인접한 배터리 셀(110) 사이에 화염 전이 방지를 위한 별도의 구조물을 구비하지 않고도, 다수 폴딩된 구조의 모듈 프레임(200)을 쉽게 구성할 수 있다. 그리고 이러한 모듈 프레임(200)에 형성된 셀 수용부(S)의 개방된 부분(셀 삽입부(0))을 통해 셀 수용부(S) 내에 배터리 셀(110)을 삽입시키는 것만으로 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화가 효과적으로 억제될 수 있다.In addition, without providing a separate structure to prevent flame transfer between
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리 셀(110)은, 셀 케이스(112)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5 , the
상기 셀 케이스(112)는, 전극 조립체(미도시)를 내부에 수용하는 수용 공간을 가지고, 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 리드(114)를 외부로 돌출시킬 수 있다. 이 때, 전극 조립체는, 제 1 극성을 가지는 제 1 전극판, 제 2 극성을 가지는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 분리막을 포함할 수 있다.The
이러한 셀 케이스(112)는, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 셀 수용부(S)의 내부에 밀착되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 셀 케이스(112)는, 셀 수용부(S)의 배터리 셀(110)의 적층 방향에서의 측면을 구성하는 제 1 프레임(220)에 밀착될 수 있다.This
이와 같이, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 셀 케이스(112)가 셀 수용부(S)의 내부에 밀착되므로, 벤팅 가스 및/또는 화염이 격벽을 구성하는 제 1 프레임(220)에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 셀 수용부(S)의 개방된 부분(셀 삽입부(O))으로 벤팅 가스 및/또는 화염이 보다 효과적으로 배출되게 유도될 수 있다.In this way, since the
특히, 셀 수용부(S)는, 배터리 셀(110)의 길이 방향에서 셀 케이스(112) 보다 길게 형성될 수 있다. 구체적으로 제 1 프레임(220)은, 배터리 셀(110)의 길이 방향에서 셀 케이스(112) 보다 길게 형성될 수 있다.In particular, the cell accommodating portion S may be formed to be longer than the
이에 따라, 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에서 발생된 벤팅 가스 및/또는 화염은, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 마주보게 배치된 2개의 제 1 프레임(220)의 길이 방향 단부에 부딪치면서 셀 삽입부(O) 측으로 배출될 수 있다. 그리고, 하나의 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에서 발생된 벤팅 가스 및/또는 화염은, 제 1 프레임(220)의 길이 방향 단부에 부딪치면서 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 인접한 다른 배터리 셀(110)로의 전이가 억제될 수 있다.Accordingly, the venting gas and/or flame generated on both sides of the
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 보다 신속하게 벤팅 가스 및/또는 화염이 셀 수용부(S) 외부로 배출되도록 유도할 수 있을 뿐 아니라, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화를 최소화할 수 있다.According to this embodiment of the present invention, it is possible to more quickly induce venting gas and/or flame to be discharged outside the cell receiving portion (S), as well as to connect the
도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 다시 참조하면, 상기 셀 수용부(S)는, 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에 위치된 부분이 개방되도록 구성될 수 있다.Referring again to FIGS. 1, 2, 4, and 5, the cell accommodating portion (S) is configured so that portions located on both sides in the longitudinal direction of the
본 발명의 실시예에서, 셀 수용부(S)는 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 상측 또는 하측에 위치된 부분(셀 삽입부(0))만 개방되도록 구성될 수 있다. 또는, 셀 수용부(S)는 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에 위치된 부분만 개방되도록 구성될 수도 있다. 그리고, 셀 수용부(S)는, 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 상측 또는 하측에 위치된 부분과 길이 방향 양측에 위치된 부분이 모두 개방되도록 구성될 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the cell accommodating portion (S) may be configured to open only the portion (cell insertion portion (0)) located above or below the
이와 같이, 셀 수용부(S)에서 셀 수용부(S) 내에 수용된 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에 위치된 부분도 개방되는 경우, 보다 신속하게 벤팅 가스 및/또는 화염이 셀 수용부(S) 외부로 배출되도록 유도할 수 있다.In this way, when the portions located on both sides in the longitudinal direction of the
도 6은 도 1의 배터리 모듈(10)에 구비된 셀 고정부재(300)를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing the
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)은, 셀 고정부재(300)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2, and 6, the
상기 셀 고정부재(300)는, 셀 어셈블리(100) 및 모듈 프레임(200)을 감싸도록 구성될 수 있다. 일례로서, 셀 고정부재(300)는, 내열성 및 강성이 강한 재질을 포함할 수 있다. 그리고, 셀 고정부재(300)는, 1개로 구비될 수도 있고, 배터리 셀(110)의 길이 방향으로 다수 구비될 수도 있다.The
이와 같이, 셀 고정부재(300)를 통해 셀 어셈블리(100)를 다수 폴딩된 구조의 모듈 프레임(200)에 고정할 수 있으므로, 별도의 케이스 구조 없이도 배터리 모듈(10)이 다수의 배터리 모듈의 집합체로 구성된 배터리 팩 내에 안정적으로 수용될 수 있다.In this way, the
도 7 내지 도 12는 도 1의 배터리 모듈(10)의 조립 과정을 나타낸 도면이다.Figures 7 to 12 are diagrams showing the assembly process of the
전술한 본 발명의 배터리 모듈(10)의 조립 과정을 예시적으로 간략히 설명하면 아래와 같다.The assembly process of the
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 다수 폴딩된 구조로 형성된 모듈 프레임(200)을 준비한다.First, as shown in FIG. 7, prepare a
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이 모듈 프레임(200)의 복수의 셀 수용부(S) 중 일부에 1차로 배터리 셀(110)을 삽입한다. 이때, 각각의 배터리 셀(110)은 대응하는 셀 수용부(S)의 셀 삽입부(0)를 통해 상기 대응하는 셀 수용부(S)에 삽입될 수 있다.Next, as shown in FIG. 8, the
복수의 셀 수용부(S) 중 일부에 배터리 셀(110)의 삽입이 완료되면, 도 9에 도시된 바와 같이, 모듈 프레임(200)을 180도 회전시킨다.When insertion of the
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 셀 수용부(S) 중 배터리 셀(110)이 삽입되지 않은 나머지 셀 수용부(S)에 2차로 배터리 셀(110)을 삽입한다. 이때, 각각의 배터리 셀(110)은 대응하는 셀 수용부(S)의 셀 삽입부(0)를 통해 상기 대응하는 셀 수용부(S)에 삽입될 수 있다.Next, as shown in FIG. 10 , the
이와 같이, 나머지 셀 수용부(S)에 배터리 셀(110)의 삽입이 완료되면, 도 11에 도시된 바와 같이, 모듈 프레임(200)을 다시 180도 회전시킨다.In this way, when the insertion of the
마지막으로, 도 12에 도시된 바와 같이 셀 고정부재(300)를 통해 셀 어셈블리(100)를 모듈 프레임(200)에 고정한다. 이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(10)이 조립체로 구성될 수 있다.Finally, as shown in FIG. 12, the
본 발명의 실시예에 의하면, 다수 폴딩된 구조의 모듈 프레임(200)의 개방된 부분을 통해 배터리 셀(110)을 모듈 프레임(200) 내에 차례로 삽입하고, 이러한 배터리 셀(110) 및 모듈 프레임(200)을 셀 고정부재(300)를 통해 고정하는 것만으로 배터리 모듈(10)의 구성이 가능하다. 이에 따라, 배터리 모듈(10)의 조립이 간단하게 이루어질 수 있고, 또한 보다 단순한 구조로 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화를 억제할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 전술한 바와 같이 모듈 프레임(200)의 제 2 프레임(240)이 평평한 형태로 구성되므로, 배터리 모듈(10)의 조립 과정에서 배터리 셀(110)이 삽입된 모듈 프레임(200)이 회전되는 동안에도 배터리 셀(110)이 모듈 프레임(200) 내에 안정적으로 안착될 수 있다.In addition, as described above, since the
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(12)을 나타낸 도면이다.Figure 13 is a diagram showing a
본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.Since the
도 13에 도시된 배터리 모듈(12)은, 열 차단부재(T)를 더 포함할 수 있다.The
상기 열 차단부재(T)는, 셀 수용부(S) 내부에서, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 볼 때, 셀 케이스(112)의 양 측면 중 적어도 일 측면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 열 차단부재(T)는, 배터리 셀(110)의 전후 방향으로 셀 케이스(112)와 전술한 제 1 프레임(220) 사이에 배치될 수 있다.The heat shielding member (T) may be disposed inside the cell receiving portion (S) on at least one side of both sides of the
이러한 열 차단부재(T)는, 배터리 셀(110)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 열 차단부재(T)는, 열 차단 코팅(thermal barrier coating)의 형태로 구비될 수 있다. 특히, 열 차단부재(T)에는 열 차단 코팅제가 도포되거나 부착될 수 있다.This thermal blocking member (T) may be configured to block flames caused by thermal runaway of the
본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)의 경우, 배터리 셀(110)의 열 폭주에 따른 화염을 차단하기 위한 열 차단부재(T)를 통해 1차적으로 인접한 다른 배터리 셀(110)로의 화염의 확산을 지연시키고, 격벽을 통해 2차적으로 인접한 다른 배터리 셀(110)로의 화염의 확산을 억제할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(12)의 구조적 안정성을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.In the case of the
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(14)을 나타낸 도면이다. 이 때, 도 14에서 벤팅 가스는 참조부호 'G'와 같이 표기하고, 화염은 'F'와 같이 표기하기로 한다.Figure 14 is a diagram showing a
본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.Since the
도 14에 도시된 배터리 모듈(14)은, 가이드부(G)를 더 포함할 수 있다.The
상기 가이드부(G)는, 셀 수용부(S)의 길이 방향 양측 중 적어도 일측에 구비되고, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다.The guide portion (G) is provided on at least one side of the cell receiving portion (S) in the longitudinal direction, and may be formed by bending in the stacking direction of the
구체적으로, 가이드부(G)는, 제 1 프레임(220)의 길이 방향 양측 단부 모두에 구비되거나, 제 1 프레임(220)의 길이 방향 일측 단부에만 구비될 수 있다.Specifically, the guide unit G may be provided at both ends of the
이러한 가이드부(G)는, 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에서 발생된 벤팅 가스 및/또는 화염의 셀 삽입부(O) 측으로의 배출을 보다 용이하게 가이드할 수 있다. 즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에서 발생된 벤팅 가스 및/또는 화염은, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 절곡된 가이드부(G)에 부딪히면서 셀 삽입부(O) 측으로 배출될 수 있다. 그리고, 하나의 배터리 셀(110)의 길이 방향 양측에서 발생된 벤팅 가스 및/또는 화염은, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 절곡된 가이드부(G)에 의해, 인접한 다른 배터리 셀(110)로의 전이가 억제될 수 있다.This guide part (G) can more easily guide the discharge of venting gas and/or flame generated on both sides of the
일 실시예에서, 도 14에 도시된 바와 같이 가이드부(G)는, 배터리 셀(110)의 적층 방향으로 마주보게 배치된 2개의 제 1 프레임(220)의 길이 방향 단부에 한 쌍으로 구비될 수 있다. 이 때, 한 쌍의 가이드부(G)는 배터리 셀(110)의 적층 방향에 대해 서로 마주보도록 절곡되어 형성될 수 있다.In one embodiment, as shown in Figure 14, the guide portion (G), A pair may be provided at the longitudinal ends of the two
이 경우, 보다 신속하게 벤팅 가스 및/또는 화염이 셀 수용부(S) 외부로 배출되도록 유도할 수 있을 뿐 아니라, 배터리 셀(110)의 적층 방향에서 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화를 최소화할 수 있다.In this case, not only can venting gas and/or flame be induced to be discharged outside the cell receiving portion (S) more quickly, but also simultaneous ignition of
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(16)을 나타낸 도면이다.Figure 15 is a diagram showing a
본 실시예에 따른 배터리 모듈(16)은, 상술한 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예들과 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예들과의 차이점을 중심으로 살펴 본다.Since the
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(16)은, 상술한 배터리 모듈(10)와 비교하여, 버스바 프레임(400)을 더 포함할 수 있다. 이러한 버스바 프레임(400)은, 모듈 프레임(200)의 셀 수용부(S)에 수용된 배터리 셀(110)의 전극 리드(114)와 전기적으로 연결되는 버스바(410)와 결합되어, 해당 버스바(410)를 지지하도록 구성될 수 있다.As shown in FIG. 15, the
또한, 상기 버스바 프레임(400)은 모듈 프레임(200)의 셀 수용부(S)에 수용된 배터리 셀(110)의 전극 리드(114)가 삽입되는 슬롯(402)를 구비할 수 있다. 이러한 슬롯(402)에 삽입되어 해당 슬롯(402)을 통과한 전극 리드(114)의 단부는 버스바(410)에 연결될 수 있다.Additionally, the
특히, 상기 버스바 프레임(400)은, 배터리 셀들이 수용된 모듈 프레임(200)의 길이 방향(X축 방향)의 단부가 소정 길이만큼 삽입되어 고정되는 고정 홈(404)을 구비할 수 있다. 이러한 고정 홈(404)은 해당 모듈 프레임(200)의 단부와 형합하는 형태로 구성될 수 있다.In particular, the
일 실시예에 있어서, 상기 버스바 프레임(400)은 제1 버스바 프레임(400A) 및 제2 버스바 프레임(400B)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the
상기 제1 버스바 프레임(400A)은 모듈 프레임(200)의 길이 방향(X축 방향)을 기준으로 모듈 프레임(200)의 일 단부에 결합될 수 있다. 또한, 제2 버스바 프레임(400B)은 모듈 프레임(200)의 길이 방향을 기준으로 상기 일 단부의 반대편에 위치한 모듈 프레임(200)의 타 단부에 결합될 수 있다.The first
이 경우, 제1 버스바 프레임(400A)은 상기 모듈 프레임(200)의 일 단부가 삽입되어 고정되는 제1 고정 홈을 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2 버스바 프레임(400B)은 상기 모듈 프레임(200)의 타 단부가 삽입되어 고정되는 제2 고정 홈을 구비할 수 있다.In this case, the first
이와 같이, 모듈 프레임(200)의 단부가 삽입되어 고정되는 고정 홈(404)이 버스바 프레임(400)에 마련됨으로써, 배터리 셀(110)의 하중이나 외력에 의한 모듈 프레임(200)의 변형(예컨대, 셀 수용부(S)의 변형)을 방지할 수 있으며, 모듈 프레임(200)의 둘레를 감싸서 고정하는 셀 고정부재(300)의 개수를 감소시키거나 셀 고정부재(300)를 생략할 수 있다.In this way, the fixing
도 16은 도 15에 도시된 배터리 모듈의 모듈 프레임이 버스바 프레임에 의해 고정된 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 16 is a diagram showing a state in which the module frame of the battery module shown in FIG. 15 is fixed by a bus bar frame.
도 16에 도시된 바와 같이, 배터리 셀들이 수용된 모듈 프레임(200)의 길이 방향 양 단부가 각각 제1 버스바 프레임(400A) 및 제2 버스바 프레임(400B)에 삽입되어 고정됨으로써, 배터리 셀(110)의 하중이나 외력에 의한 모듈 프레임(200)의 변형(예컨대, 셀 수용부(S)의 변형)을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 16, both longitudinal ends of the
도 15 및 도 16에는 상기 배터리 모듈(16)이 셀 고정부재(300)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 상술한 버스바 프레임(400)이 배터리 모듈(16)에 적용되는 경우, 셀 고정부재(300)는 해당 배터리 모듈(16)에서 생략될 수 있다.15 and 16, the
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 셀 수용부(S)의 일정 영역으로 벤팅 가스 및/또는 화염이 배출되도록 유도함으로써, 배터리 모듈(10, 12, 14, 16) 내의 발화 요인을 억제하여 배터리 모듈(10, 12, 14, 16)의 구조적 안정성을 강화할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, ignition factors within the
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인접한 배터리 셀(110)의 동시다발적 발화가 발생되는 것을 방지할 수 있다.Additionally, according to an embodiment of the present invention, simultaneous ignition of
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(2)을 나타낸 도면이다.Figure 17 is a diagram showing the battery pack 2 according to an embodiment of the present invention.
도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(2)은 본 발명에 따른 배터리 모듈(10, 12, 14, 16)을 1개 또는 2개 이상 포함할 수 있다.As shown in FIG. 17, the battery pack 2 according to an embodiment of the present invention may include one or two or
이 경우, 상기 배터리 팩(2)은 배터리 모듈(10, 12, 14, 16)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 예를 들어 BMS(Battery Management System), 전류 센서 및 퓨즈 등을 포함할 수 있다.In this case, the battery pack 2 may include various devices for controlling charging and discharging of the
또한, 상기 배터리 팩(2)은 상기 배터리 모듈(100)을 1개 또는 2개 이상 수용하는 팩 케이스(2A, 2B)를 포함할 수 있다.Additionally, the battery pack 2 may include
상기 팩 케이스(2A, 2B)는 복수의 배터리 모듈을 수용하는 수용 공간(S1)을 가진 팩 트레이(pack tray)(2A)와, 이러한 팩 트레이(2A)의 상단 개구를 커버하는 팩 리드(pack lid)(2B)를 포함할 수 있다.The
또한, 상기 배터리 팩(2)은 팩 케이스(2A, 2B)에 수용된 배터리 모듈(10, 12, 14, 16) 또는 해당 배터리 모듈(10, 12, 14, 16)에 포함된 배터리 셀의 충·방전 동작을 제어하거나, SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health) 등을 모니터링하는 각종 전장 부품들(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 전장 부품들은 배터리 모듈(10, 12, 14, 16)과 함께 팩 케이스(2A, 2B)에 수용될 수 있다.In addition, the battery pack 2 can be used to charge
이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(2)은 셀투팩(Cell to Pack) 방식으로 제조됨으로써, 배터리 팩의 전체 무게와 부피를 감소시키고, 에너지 밀도를 개선할 수 있다.In this way, the battery pack 2 according to the present invention is manufactured using a cell-to-pack method, thereby reducing the overall weight and volume of the battery pack and improving energy density.
이러한 배터리 팩(2)은 전기 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩(2)을 1개 또는 2개 이상 포함할 수 있다.This battery pack 2 can be applied to automobiles such as electric vehicles. That is, the automobile according to the present invention may include one or two or more battery packs 2 according to the present invention.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims to be described.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.Meanwhile, in the present invention, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are used, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer. It is obvious to those skilled in the art that this can be done.
10, 12, 14, 16: 배터리 모듈
100: 셀 어셈블리
110: 배터리 셀
112: 셀 케이스
114: 전극 리드
200: 모듈 프레임
S: 셀 수용부
300: 셀 고정부재
400: 버스바 프레임
T: 열 차단부재
G: 가이드부10, 12, 14, 16: Battery module
100: Cell assembly
110: battery cell
112: cell case
114: electrode lead
200: module frame
S: cell receptor
300: Cell fixing member
400: Busbar frame
T: Heat shielding member
G: Guide section
Claims (15)
상기 배터리 셀을 셀 수용부 내에 수용하고, 상기 셀 수용부의 일부가 개방되도록 구성된 모듈 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.A cell assembly including at least one battery cell; and
A battery module comprising a module frame configured to accommodate the battery cells in a cell accommodating portion and to open a portion of the cell accommodating portion.
상기 셀 수용부는,
상기 수용된 배터리 셀의 상측 또는 하측에 위치된 부분이 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 1,
The cell receiving part,
A battery module, characterized in that the portion located above or below the accommodated battery cell is configured to be open.
상기 배터리 셀은 복수 개로 구비되고, 상기 셀 수용부는 복수 개로 구비되며,
상기 배터리 셀은,
상기 복수 개의 셀 수용부 내에 각각 수용되고,
상기 복수 개의 셀 수용부는,
상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 상기 수용된 배터리 셀의 상측에 위치된 부분과 상기 수용된 배터리 셀의 하측에 위치된 부분이 번갈아 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 2,
The battery cells are provided in plural numbers, and the cell receiving portions are provided in plural numbers,
The battery cell is,
Each is accommodated within the plurality of cell receiving portions,
The plurality of cell receiving units,
A battery module, characterized in that when viewed from the stacking direction of the battery cells, the portion located above the accommodated battery cell and the portion located below the accommodated battery cell are alternately open.
상기 복수 개의 셀 수용부는,
상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 격벽에 의해 상호 분리되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 3,
The plurality of cell receiving units,
A battery module configured to be separated from each other by a partition wall when viewed from the stacking direction of the battery cells.
상기 격벽은,
상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 다수 폴딩된 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 4,
The bulkhead is,
A battery module, characterized in that it is formed in a multiple folded structure when viewed from the stacking direction of the battery cells.
상기 배터리 셀은,
전극 조립체를 내부에 수용하는 수용 공간을 가지고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 리드를 외부로 돌출시키는 셀 케이스를 포함하며,
상기 셀 케이스는,
상기 배터리 셀의 적층 방향으로 상기 셀 수용부의 내부에 밀착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 1,
The battery cell is,
It includes a cell case having a receiving space for accommodating the electrode assembly therein, and protruding an electrode lead electrically connected to the electrode assembly to the outside,
The cell case is,
A battery module, characterized in that it is configured to be in close contact with the inside of the cell accommodating part in the stacking direction of the battery cells.
상기 셀 수용부는,
상기 배터리 셀의 길이 방향에서 상기 셀 케이스 보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 6,
The cell receiving part,
A battery module, characterized in that the battery cell is formed to be longer than the cell case in the longitudinal direction.
상기 셀 수용부는,
상기 수용된 배터리 셀의 길이 방향 양측에 위치된 부분이 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 1,
The cell receiving part,
A battery module, characterized in that the portions located on both sides of the accommodated battery cell in the longitudinal direction are configured to be open.
상기 셀 어셈블리 및 상기 모듈 프레임을 감싸도록 구성된 셀 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 1,
A battery module further comprising a cell fixing member configured to surround the cell assembly and the module frame.
상기 셀 수용부 내부에서, 상기 배터리 셀의 적층 방향에서 볼 때, 상기 셀 케이스의 양 측면 중 적어도 일 측면에 배치되는 열 차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 6,
The battery module further includes a heat shielding member disposed inside the cell accommodating portion on at least one side of both sides of the cell case when viewed from the stacking direction of the battery cells.
상기 셀 수용부의 길이 방향 양측 중 적어도 일측에 구비되고, 상기 배터리 셀의 적층 방향으로 절곡되어 형성된 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 1,
The battery module is provided on at least one side of the cell receiving portion in the longitudinal direction and further includes a guide portion bent in the stacking direction of the battery cells.
상기 모듈 프레임의 셀 수용부에 수용된 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바를 지지하는 버스바 프레임을 더 포함하고,
상기 버스바 프레임은, 상기 모듈 프레임의 단부가 소정 길이만큼 삽입되어 고정되는 고정 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 1,
It further includes a bus bar frame supporting a bus bar electrically connected to an electrode lead of a battery cell accommodated in a cell receiving portion of the module frame,
The bus bar frame is a battery module characterized in that it has a fixing groove into which an end of the module frame is inserted and fixed by a predetermined length.
상기 버스바 프레임은,
상기 모듈 프레임의 일 단부가 삽입되어 고정되는 제1 고정 홈을 구비하는 제1 버스바 프레임; 및
상기 모듈 프레임의 타 단부가 삽입되어 고정되는 제2 고정 홈을 구비하는 제2 버스바 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to clause 12,
The bus bar frame is,
a first bus bar frame having a first fixing groove into which one end of the module frame is inserted and fixed; and
A battery module comprising a second bus bar frame having a second fixing groove into which the other end of the module frame is inserted and fixed.
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Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination |