KR20240012294A - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

Abstract

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수의 파우치형 배터리 셀들; 내부 공간에 복수의 파우치형 배터리 셀들을 수납하는 팩 케이스; 및 팩 케이스의 내부 공간에서, 복수의 파우치형 배터리 셀들 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸서 지지하는 셀 커버를 포함하고, 셀 커버는, 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 일 측면을 커버하는 제1 커버부; 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 타 측면을 커버하는 제2 커버부; 및 제1 커버부와 제2 커버부를 연결하고 적어도 하나의 배터리 셀의 상단 부분을 커버하며, 적어도 일 부분에 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제1 벤팅 홀이 형성된 제3 커버부를 포함한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{Battery pack and vehicle including the same}

본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 셀투팩(Cell To Pack) 방식으로 제조되는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지(secondary battery)는 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리, 니켈 아연 배터리 등과 같이 반복적 충·방전이 가능한 배터리를 말한다. 이러한 이차전지의 충·방전 기본 단위에 해당하는 배터리 셀(battery cell)의 출력 전압은 대략 2.5V에서 4.2V 정도이다.

최근, 이차전지가 전기 차량(electric vehicle)이나 ESS(Energy Storage System) 등과 같이 높은 출력 전압과 대량의 충전 용량을 요구하는 장치들에 적용되면서, 복수의 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 배터리 모듈(battery module)을 구성하고, 이와 같이 구성된 다수의 배터리 모듈들을 다시 직렬 또는 병렬로 연결하는 방식으로 제조되는 배터리 팩(battery pack)이 널리 사용되고 있다.

그러나, 기존 기술은 배터리 셀들을 박스 형태의 금속 케이스에 수용하여 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈들을 다시 배터리 팩 케이스에 수용하는 방식으로 배터리 팩을 제조하기 때문에, 전체 배터리 팩의 무게와 부피를 증가시키고 배터리 팩의 에너지 밀도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

또한, 배터리 팩의 에너지 밀도를 높이기 위해, 다수의 배터리 셀들을 배터리 팩의 팩 케이스에 바로 장착하는 기존의 셀투팩(Cell To Pack) 방식이 연질 케이스를 가진 파우치형 배터리 셀에 적용되는 경우, 다수의 배터리 셀을 동시에 취급하거나 적층하기 어렵고, 배터리 셀들을 팩 케이스에 장착되는 과정에서 배터리 셀들의 손상이 발생할 위험이 있다.

더욱이, 기존의 셀투팩 방식은, 다수의 배터리 셀들을 팩 케이스 내부에 공간 집약적으로 밀집시켜 배치하기 때문에, 배터리 셀의 열 폭주(thermal runaway) 시 발생하는 가스나 화염을 의도된 방향으로 배출하기 어렵고, 일부 배터리 셀에서 열 폭주가 발생하면 나머지 배터리 셀들의 연쇄적 열 폭주를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배터리 팩의 전체 무게와 부피를 경감시키고 에너지 밀도를 높이면서도, 배터리 팩에 내장되는 배터리 셀들의 취급과 장착을 용이하게 하고, 배터리 셀의 열 폭주 시 발생하는 가스나 화염을 의도된 방향으로 배출하여 연쇄적 열 폭주를 방지하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 파우치형 배터리 셀들; 내부 공간에 상기 복수의 파우치형 배터리 셀들을 수납하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 내부 공간에서, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀들 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸서 지지하는 셀 커버를 포함하고, 상기 셀 커버는, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 일 측면을 커버하는 제1 커버부; 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 타 측면을 커버하는 제2 커버부; 및 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부를 연결하고 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 상단 부분을 커버하며, 적어도 일 부분에 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제1 벤팅 홀이 형성된 제3 커버부를 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 벤팅 홀은 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 스웰링이 발생하지 않은 경우에는 폐쇄되어 있고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 스웰링이 발생하여 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부 간의 간격이 미리 설정된 거리 이상으로 벌어지면 개방되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 벤팅 홀은 상기 제3 커버부에서 라인 형태로 절개된 절개부로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 절개부는 노치 형태로 형성되어 상기 셀 커버의 압력이 미리 설정된 압력 이상인 경우 파단되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제3 커버부는, 상기 제3 커버부의 일 부분이 접철되도록 형성되어 상기 제1 벤팅 홀을 폐쇄하는 접철부를 구비하며, 상기 접철부는 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부의 간격이 미리 설정된 범위 이상으로 벌어지면 상기 제1 벤팅 홀을 개방하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 벤팅 홀은 제3 커버부를 관통하는 관통홀로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 접철부와, 상기 관통홀 사이에는 실링부가 개재될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 셀 커버에는 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부 사이에 삽입된 상기 배터리 셀의 탈거를 차단하도록 구성된 차단부가 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 차단부는 상기 제1 커버부 또는 상기 제2 커버부의 하측 단부에서 연장되어 상기 배터리 셀의 하단을 지지하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 차단부는 상기 제1 커버부 또는 상기 제2 커버부의 하측 단부에서 상기 셀 커버의 내측으로 절곡되어 형성된 걸림 구조로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 차단부 사이에는 삽입 홈이 형성되며, 상기 삽입 홈은 상기 셀 커버의 제1 커버부와 제2 커버부 간의 간격을 변경하도록 구성된 지그가 삽입되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 셀 커버의 측면을 커버하는 엔드 커버를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 엔드 커버에는 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제2 벤팅 홀이 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제3 커버부의 상기 제1 벤팅 홀과 상기 엔드 커버의 상기 제2 벤팅 홀 중 적어도 하나가 선택적으로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 팩 케이스는, 상기 복수의 배터리 셀이 안착되는 하부 프레임; 상기 하부 프레임의 가장자리로부터 상측을 향해 연장되며, 복수의 배터리 셀을 수용하는 내부 공간을 형성하는 측면 프레임; 및 상기 측면 프레임에 결합되는 상부 커버를 포함하며, 가스가 이동할 수 있는 가스 채널이 상기 상부 커버의 내부에 형성되고, 상기 상부 커버에는 상기 제1 벤팅 홀에 연통되는 연통홀이 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 팩 케이스는, 상기 복수의 배터리 셀이 안착되는 하부 프레임; 상기 하부 프레임의 가장자리로부터 상측을 향해 연장되며, 복수의 배터리 셀을 수용하는 내부 공간을 형성하는 측면 프레임; 및 상기 측면 프레임에 결합되는 상부 커버를 포함하며, 가스가 이동할 수 있는 가스 채널이 상기 측면 프레임의 내부에 형성되고, 상기 측면 프레임에는, 상기 제2 벤팅 홀에 연통되는 연통홀이 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 팩 케이스는, 상기 하부 프레임 내부에서 상측을 향해 연장되며, 상기 측면 프레임에 결합되는 보강 프레임을 포함하며, 상기 가스 채널이 상기 보강 프레임의 내부에 형성되고, 상기 보강 프레임에는, 상기 제2 벤팅 홀에 연통되는 연통홀이 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 벤팅 홀을 폐쇄하는 홀폐쇄부재를 포함하며, 상기 홀폐쇄부재는 셀 커버의 내압 증가에 따라 파손되도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 홀폐쇄부재는 마이카 시트(mica sheet)로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 배터리 팩의 전체 무게와 부피를 경감시키고 에너지 밀도를 높이면서도, 배터리 팩에 내장되는 배터리 셀들의 취급과 장착을 용이하게 하고, 배터리 셀의 열 폭주 시 발생하는 가스나 화염을 의도된 방향으로 배출하여 연쇄적 열 폭주를 방지하는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 전체 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 분리 사시도이다.
도 3은 도 2에서 상부 커버의 저면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 A-A'을 따라 바라본 단면도에 대해 일부만 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 하나의 실시예에 따른 셀 커버에 감싸진 배터리 셀의 사시도이다.
도 6은 도 5에서 셀 커버와 배터리 셀의 분리 사시도이다.
도 7은 도 5의 셀 커버에 감싸진 배터리 셀의 하나의 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 셀 커버의 제1 벤팅홀이 가스 배출에 의해 변형된 모습의 사시도이다.
도 9는 도 5의 셀 커버에 감싸진 배터리 셀의 다른 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 B-B'을 따라 바라본 단면도이다.
도 11은 도 10에서 셀 커버의 내압 증가에 의해 관통홀이 개방된 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 도 1 및 도 2의 배터리 팩의 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 각 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 전체 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 분리 사시도이며, 도 3은 도 2에서 상부 커버의 저면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 A-A'을 따라 바라본 단면도에 대해 일부만 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 하나의 실시예에 따른 셀 커버에 감싸진 배터리 셀의 사시도이고, 도 6은 도 5에서 셀 커버와 배터리 셀의 분리 사시도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 통상 배터리 셀(100)들은 박스 형태의 금속 케이스에 수용되어 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈들이 다시 배터리 팩(10)의 팩 케이스(200)에 수용되어 배터리 팩(10)을 구성한다. 다만, 이 경우 전체 배터리 팩(10)의 무게와 부피가 증가하고 배터리 팩(10)의 에너지 밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈의 모듈 케이스를 제거하고 배터리 셀(100)을 배터리 팩(10)의 팩 케이스(200)에 직접 수납하도록 구성된다.

이에 의하면, 배터리 팩(10) 내에서 배터리 모듈의 모듈 케이스 등이 차지하던 공간에 배터리 셀(100)을 더 수납할 수 있으므로 공간 효율성이 증대되고 배터리 용량이 향상되는 효과가 있다. 즉, 본 발명에서 배터리 모듈의 모듈 케이스는 구성에 포함되지 않을 수 있다.

다만, 모듈 케이스를 사용하는 실시예를 완전히 배제하는 것은 아니며, 필요에 따라, 배터리 모듈에 구비된 모듈 케이스에 본 발명의 각 실시예의 파우치형 배터리 셀(100)이 수납되도록 구성될 수도 있다.

즉, 본 발명의 각 실시예에서의 셀 커버(300)가 결합된 파우치형 배터리 셀(100)이 구비된 배터리 모듈 역시 본 발명의 권리범위 내에 속한다.

그리고, 본 명세서에서 간단하게 배터리 셀(100)이라고 기재된 경우에도 상기 배터리 셀(100)은 파우치형 배터리 셀(100)을 의미한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 파우치형 배터리 셀(100)과, 팩 케이스(200)와, 셀 커버(300)를 포함한다.

배터리 셀(100)은 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재를 포함할 수 있다. 즉, 배터리 셀(100)은 충전 및 방전의 기본 단위에 해당하는 것으로서, 연질의 금속 케이스 내부에 전극 조립체와 전해질 물질을 수납하고 해당 금속 케이스를 실링하는 방식으로 제조될 수 있다. 이 경우, 전극 조립체는 양극 전극과 음극 전극 사이에 분리막을 개재시키는 방식으로 제조될 수 있다.

또한, 배터리 셀(100)의 전단과 후단에는 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 리드가 마련될 수 있다. 이러한 배터리 셀(100)은 파우치(pouch) 형태로 구성될 수 있다. 이러한 파우치형 배터리 셀(100)은 배터리 팩(10)에 복수 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 적어도 일 방향으로 적층될 수 있다.

팩 케이스(200)는 내부에 빈 공간이 형성되며, 이러한 내부 공간에 복수의 파우치형 배터리 셀(100)들을 수납할 수 있다. 특히, 본 발명에서 파우치형 배터리 셀(100)은 팩 케이스(200)에 직접적으로 안착될 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 셀 커버(300)는 복수의 파우치형 배터리 셀(100)들 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀(100)을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련될 수 있다. 즉, 셀 커버(300)는 셀 커버(300)에 의해 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 일측이 외부로 노출되도록 파우치형 배터리 셀(100)을 부분적으로 감싸는 형태로 구성될 수 있다.

셀 커버(300)는 파우치형 배터리 셀(100)을 세워진 상태로 지지하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 파우치형 배터리 셀(100)은 상하 방향으로 세워진 형태로 적층시키는 것이 용이하지 않다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서 셀 커버(300)는 하나 또는 그 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸면서 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 세워진 상태, 즉, 기립 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.

그리고, 셀 커버(300)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 일측이 배터리 팩(10)의 바닥면을 향하여 노출되도록 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)들 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸도록 구성된 셀 커버(300)는 팩 케이스(200)의 내부 공간에 수납될 수 있다.

셀 커버(300)는 다양한 개수의 파우치형 배터리 셀(100)을 함께 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 셀 커버(300)는 1개의 파우치형 배터리 셀(100)을 함께 감싸도록 구성될 수 있다. 또는, 하나의 셀 커버(300)가 2개의 파우치형 배터리 셀(100)을 함께 감싸도록 구성될 수 있다. 또는, 하나의 셀 커버(300)가 3개 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 함께 감싸도록 구성될 수도 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 셀 커버(300)는 제1 커버부(310)와, 제2 커버부(320)와, 제3 커버부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 커버부(310)는 복수의 배터리 셀(100)들 중 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 일 측면을 커버하도록 구성될 수 있다. 제1 커버부(310)는 제3 커버부(330)의 일단으로부터 하부 방향으로 연장되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 커버부(310)는 제3 커버부(330)의 좌측 단부에서 하부 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 제1 커버부(310)는 내부에 수용된 배터리 셀(100)의 넓은 면을 감싸도록 구성될 수 있다.

제2 커버부(320)는 복수의 배터리 셀(100)들 중 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 타 측면을 커버하도록 구성될 수 있다. 제2 커버부(320)는 제1 커버부(310)로부터 수평 방향으로 이격되게 위치할 수 있다. 그리고, 제2 커버부(320)는 제3 커버부(330)의 타단으로부터 하부 방향으로 연장되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 커버부(320)는 제3 커버부(330)의 우측 단부에서 하부 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 그리고 제2 커버부(320)는 내부에 수용된 배터리 셀(100)의 넓은 면을 감싸도록 구성될 수 있다.

제3 커버부(330)는 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320)를 연결하고 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 상단 부분을 커버한다. 여기서, 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제1 벤팅 홀(331)이 제3 커버부(330)의 적어도 일 부분에 형성될 수 있다. 제1 벤팅 홀(331)에 대한 상세한 설명은 후술한다.

상기 실시 구성에서, 셀 커버(300)의 제1 커버부(310), 제2 커버부(320) 및 제3 커버부(330)에 의해 내부 공간이 한정될 수 있다. 그리고, 이와 같이 한정된 셀 커버(300)의 내부 공간에 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(100)이 수용될 수 있다.

셀 커버(300)는 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 3면을 둘러싸는 'n'자 형태, 'u'자 형태 또는 'ㄷ'자 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 도 2를 참조하면, 셀 커버(300)는 복수의 배터리 셀(100)이 상하 방향으로 세워진 상태에서 수평 방향으로 적층될 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어 도 2를 참조하면, 각각의 셀 커버(300)는 하나 또는 그 이상의 배터리 셀(100)을 감싸는 형태로 구성되고, 셀 커버(300)에 각각 둘러싸인 복수의 배터리 셀(100)이 도 2의 X축 방향으로 상호 적층될 수 있다. 이 경우, 셀 커버(300)에 의해, 복수의 배터리 셀(100)이 각각 세워진 상태에서 X축 방향으로 나란하게 적층된 구성이 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 셀 커버(300)는 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 3면을 둘러싸도록 함으로써, 각 셀 커버(300)로 감싸지지 않는 측면에 버스바나 각 유닛의 단자를 쉽게 위치시킬 수 있다.

파우치형 배터리 셀(100)과 같은 배터리 셀(100)은 대략 6면체로 형성된다고 할 수도 있다. 그리고, 6면 중 2개의 면에 전극 리드, 즉 음극 리드와 양극 리드가 각각 형성될 수 있다. 그리고, 셀 커버(300)는 6면의 배터리 셀(100)에서 전극 리드가 형성된 2면을 제외한 나머지 4면 중 3면의 적어도 일부를 감싸도록 마련된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 벤팅 홀(331)은 배터리 셀(100)에서 스웰링이 발생하지 않은 경우에는 폐쇄되어 있다. 그리고, 배터리 셀(100)에서 스웰링이 발생하여 제3 커버부(330)에 각각 결합된 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320) 간의 간격이 미리 설정된 거리 이상으로 벌어지면 제1 벤팅 홀(331)이 개방되도록 구성될 수 있다.

하나의 실시예로 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 벤팅 홀(331)은 제3 커버부(330)에서 라인 형태로 절개된 절개부(332)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절개부(332)는 칼과 같이 날카로운 도구로 절개하여 생성될 수 있다. 그리고, 예를 들어, 절개부(332)는 한 쌍의 직선이 서로 평행하게 배열될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 5에서와 같이 절개부(332)는 직선 형상으로 평행하게 배열된 한 쌍의 절개부(332)가 미리 설정된 간격으로 이격되어 복수개 형성될 수 있지만, 이는 하나의 실시예로 절개부(332)의 배치 및 배열은 다양할 수 있다.

그리고, 변형 실시예로 절개부(332)는 노치 형태로 형성되어 셀 커버(300)의 압력이 미리 설정된 압력 이상인 경우 파단되도록 구성될 수 있다. 즉, 절개부(332)를 생성할 때 제3 커버부(330)를 완전히 관통하지 않고 제3 커버부(330)의 일부에만 절개홈 형태로 형성할 수 있다. 이 경우, 스웰링이 발생하지 않은 경우에는 절개부(332)가 막혀 있지만 스웰링이 발생하여 셀 커버(300)에 내압이 증가하여 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320) 간의 간격이 미리 설정된 거리 이상으로 벌어지면 절개홈이 파단되면서 절개부(332)가 개방된다. 다만, 이러한 구성 역시 하나의 실시예로 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7은 도 5의 셀 커버에 감싸진 배터리 셀의 하나의 변형 실시예를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에서 셀 커버의 제1 벤팅홀이 가스 배출에 의해 변형된 모습의 사시도이다. 도 7에는 도 5의 변형 실시예가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 변형 실시예에서 절개부(332)는 셀 커버(300)의 수평 연장 방향을 따라 대략 직선 형태로 형성되되, 연장 방향 단부가 두 방향을 향해 분기된 형태로 구성될 수 있다.

절개부(332)는 셀 커버(300)의 길이 방향인 전후 방향(Y축 방향)을 따라 길게 연장된 형태의 중심 라인(333)과, 중심 라인(333)의 양측 단부에서 각각 분기한 4개의 분기 라인을 구비할 수 있다.

구체적으로, 절개부(332)는 중심 라인(333)과, 제1 단부 라인(334)과 제2 단부 라인(337)을 포함하여 구성될 수 있다.

절개부(332)의 중심 라인(333)은 중심부분에 형성된다. 절개부(332)의 크기는 배터리 셀(100)의 규모나 크기, 용량 등에 의해 적절히 조절될 수 있다. 절개부(332)의 제1 단부 라인(334)은 중심 라인(333)의 일측 단부로부터 연장되고, 절개부(332)의 제2 단부 라인(337)은 중심 라인(333)의 타측 단부로부터 연장되도록 형성될 수 있다.

여기서, 제1 단부 라인(334)은 중심 라인(333)의 일측 단부로부터 제1 방향으로 연장되는 제1 방향 라인(335)과, 중심 라인(333)의 일측 단부로부터 제2 방향으로 연장되는 제2 방향 라인(336)을 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 방향 라인(335)과 제2 방향 라인(336)이 형성되면 중심 라인(333)만 형성된 경우보다 용이하게 파단될 수 있는 효과가 있다. 그리고, 제1 방향 라인(335)과 제2 방향 라인(336)은 서로 대칭으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 제2 단부 라인(337)은 중심 라인(333)의 타측 단부로부터 제3 방향으로 연장되는 제3 방향 라인(338)과, 중심 라인(333)의 타측 단부로부터 제4 방향으로 연장되는 제4 방향 라인(339)을 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 방향 라인(338)과 제4 방향 라인(339)이 형성되면 제1 방향 라인(335)과 제2 방향 라인(336) 마찬가지로 중심 라인(333)만 형성된 경우보다 용이하게 파단될 수 있는 효과가 있다. 여기서, 제3 방향 라인(338)과 제4 방향 라인(339) 역시 서로 대칭으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 제1 단부 라인(334)과 제2 단부 라인(337)도 서로 대칭일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 절개부(332)는 셀 커버(300)의 내부 압력이 미리 설정된 압력 이상인 경우 도 8에서와 같이 파단되며, 이에 의해 가스 또는 화염이 파단된 절개부(332)를 통해 배출될 수 있다.

절개부(332)는 셀 커버(300)의 다양한 부분, 예를 들어 상측에 형성될 수 있다. 이와 같이, 셀 커버(300)의 상측, 예를 들어 제3 커버부(330)에 절개부(332)가 형성되는 경우, 가스 또는 화염이 미리 설정된 상부 방향으로 배출되도록 유도할 수 있다.

이 경우, 어느 하나의 배터리 셀(100)에서 열 폭주가 발생하더라도 그 배터리 셀(100)에서 발생한 가스 또는 화염은 셀 커버(300)의 상측 방향을 통해서만 배출될 수 있다. 따라서, 열 폭주가 발생한 배터리 셀(100)의 측면에 인접하게 배치된 다른 배터리 셀(100)로 가스 또는 화염이 전파되지 않을 수 있다. 즉, 어느 하나의 배터리 셀(100)에서 열 폭주가 발생하더라도 다른 배터리 셀(100)에 대해서는 그 열 폭주의 영향이 최소화될 수 있다.

더욱이, 상기 실시 구성과 같은 절개부(332)의 구성에 의하면, 배터리 셀(100) 사이의 열 폭주 전파 방지 효과가 보다 향상될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 8을 참조하면, 셀 커버(300)에서 절개부(332)가 형성된 부분은, 가스 배출 시 가스의 배출 압력으로 인해 형태가 도 8에서와 같이 변형될 수 있다. 그리고, 이러한 형태 변형으로 인해, 절개부(332)는 벌어진 부의 개방된 면적이 넓어질 수 있다.

그리고, 절개부(332)가 도 8에서와 같이 변형되면 셀 커버(300)의 변형부에 의해 가스 또는 화염이 상측 방향으로 가이드되므로 가스가 상측이 아닌 다른 방향으로 이동하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

도 9는 도 5의 셀 커버에 감싸진 배터리 셀의 다른 변형 실시예를 도시한 도면이고, 도 10은 도 9의 B-B'을 따라 바라본 단면도이며, 도 11은 도 10에서 셀 커버의 내압 증가에 의해 관통홀이 개방된 상태를 도시한 도면이다. 도 9 내지 도 11에는 도 5의 다른 변형 실시예가 도시되어 있다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 제3 커버부(330)는 제3 커버부(330)의 일 부분이 접철되도록 형성되어 제1 벤팅 홀(331)을 폐쇄하는 접철부(340)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1 벤팅 홀(331)은 제3 커버부(330)를 관통하는 관통홀(350)로 형성될 수 있다.

접철부(340)는 제3 커버부(330)의 일측이 하나의 방향으로 한 번 절곡된 후 반대 방향으로 한 번 더 절곡되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10을 참조하면, 제3 커버부(330)가 좌측으로부터 우측으로 직선 형상으로 형성되고, 우측 단부(341)에서 좌측을 향해 한 번 절곡된다. 그리고, 좌측 단부(342)에서 우측을 향해 한 번 더 절곡된다.

이와 같이 제3 커버부(330)의 두 번의 절곡에 의해 접철부(340)가 형성되며, 관통홀(350)은 접철부(340)에 의해 폐쇄된다. 즉, 배터리 셀(100)에서 스웰링이 발생하기 전에는 관통홀(350)이 접철부(340)에 의해 폐쇄되어 있다. 그리고, 배터리 셀(100)에 스웰링이 발생하면 가스에 의해 내압이 증가하면서 셀 커버(300)의 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320)의 간격이 벌어진다(도 11 참조). 그리고, 셀 커버(300)의 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320)의 간격이 미리 설정된 범위 이상으로 벌어지면 관통홀(350)이 개방되면서 배터리 셀(100)에서 발생된 가스 또는 화염이 관통홀(350)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 한편, 접철부(340)와 관통홀(350) 사이에는 실링부(380, 도 10 참조)가 개재될 수 있다.

도 6을 참조하면, 셀 커버(300)에는 버스바 프레임(390)이 결합될 수 있다. 셀 커버(300)에 의해 커버되는 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바를 지지하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 버스바 프레임(390)은 버스바와 전기적으로 연결되는 터미널을 구비할 수 있다.

그리고, 도 6을 다시 참조하면, 셀 커버(300)에는 차단부(360)가 형성될 수 있다. 차단부(360)는 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320) 사이에 삽입된 배터리 셀(100)의 탈거를 차단하도록 구성된다.

즉, 차단부(360)는 제1 커버부(310) 또는 제2 커버부(320)의 하측 단부에서 연장되어 셀 커버(300)의 내측으로 절곡되어 형성된 걸림 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이 차단부(360)가 걸림 구조로 형성되면 배터리 셀(100)의 하단을 지지할 수 있다.

한편, 차단부(360) 사이에는 삽입 홈(370)이 형성될 수 있다. 차단부(360) 사이에 형성된 삽입 홈(370)에는 지그가 삽입될 수 있으며, 삽입 홈(370)에 삽입된 지그에 의해 셀 커버(300)의 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320) 간의 간격이 변경될 수 있다.

도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 엔드 커버(400)는 전극 리드가 위치하는 셀 커버(300)의 측면을 커버하도록 구성된다. 엔드 커버(400)에는 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제2 벤팅 홀(410)이 형성될 수 있다. 즉, 열적 이벤트 발생시 제2 벤팅 홀(410)을 통해 가스 또는 화염이 배출될 수 있다.

앞서 설명한 실시예에서는 셀 커버(300)의 제3 커버부(330)에 제1 벤팅 홀(331)이 형성되어 제1 벤팅 홀(331)을 통해 가스 또는 화염이 배출되는 구조였다. 그러나, 본 실시예의 경우 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)을 통해 가스 또는 화염을 배출시킬 수 있을뿐만 아니라 엔드 커버(400)에 형성된 제2 벤팅 홀(410)을 통해서도 가스 또는 화염이 배출될 수 있다.

여기서, 본 실시예의 경우 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)과 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410) 중 적어도 하나가 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 제3 커버부(330)에 제1 벤팅 홀(331)만이 형성될 수도 있고, 엔드 커버(400)에 제2 벤팅 홀(410)만이 형성될 수도 있으며, 또는, 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)과 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)이 모두 형성될 수도 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 커버(300)의 노출된 측면으로 가스 또는 화염의 배출 방향을 유도할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시 구성에 의하면, 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)을 통해 측면 방향으로 가스 또는 화염을 배출시킬 수도 있다. 이에 의해, 미리 설정된 방향으로 가스 또는 화염을 배출시키는 디렉셔널 벤팅이 용이하게 구현될 수 있다.

전술한 각 실시예에 의하면 가스 또는 화염은 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)을 통해 상측 방향으로 배출될 수 있고, 또는 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)을 통해 측면 방향으로 배출될 수도 있다. 하지만, 여기서의 배출은 셀 커버(300)로부터의 배출을 의미하며 팩 케이스(200)로부터 완전히 배출되는 것은 아니다. 이하에서는 셀 커버(300)로부터 배출된 가스 또는 화염이 팩 케이스(200)를 통해 팩 케이스(200) 외부로 완전히 배출되는 실시예에 대해 설명한다.

다만, 화염의 경우 팩 케이스(200)의 외부로 완전히 배출되는 것이 바람직하지 않을 수도 있고, 디렉셔널 벤팅이 바람직하게 잘 구성된다면 배출되는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 이하에서는 배출 대상을 가스 등으로 기재하며, 가스 등에는 화염이 포함되는 경우도 있고, 그렇지 않은 경우도 있다.

우선, 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)을 통해 상측 방향으로 배출된 가스가 팩 케이스(200) 외부로 배출되는 실시예에 대해 설명한다.

도 2를 참조하면, 팩 케이스(200)는 하부 프레임(210)과, 측면 프레임(220)과, 상부 커버(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 팩 케이스(200)는 플라스틱 또는 금속 재질로 제작될 수 있다. 그 밖에도, 팩 케이스(200)는 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 팩(10)의 외장재 재질을 채용할 수 있다.

하부 프레임(210)에는 복수의 배터리 셀(100)이 안착된다. 하부 프레임(210)에는 후술하는 보강 프레임(240)이 형성될 수 있다.

측면 프레임(220)은 하부 프레임(210)의 가장자리로부터 상측을 향해 연장되며, 복수의 배터리 셀(100)을 수용하는 내부 공간이 형성된다. 그리고, 하부 프레임(210)에 보강 프레임(240)이 형성된 경우, 측면 프레임(220)과 보강 프레임(240)에 의해 형성된 공간에 배터리 셀(100)이 수용된다. 여기서, 배터리 셀(100)에는 셀 커버(300)가 결합되어 있다.

상부 커버(230)는 측면 프레임(220)에 결합되며, 측면 프레임(220)과 하부 프레임(210)을 커버한다. 도 4를 참조하면, 상부 커버(230)의 내부에는 가스가 이동할 수 있는 가스 채널(231)이 형성될 수 있다. 그리고, 도 3을 참조하면, 상부 커버(230)에는 제1 벤팅 홀(331)에 연통되는 연통홀(232)이 형성될 수 있다.

즉, 상부 커버(230)의 적어도 일부는 내부가 비어 있는 형태로 가스 채널(231)이 형성되고, 상부 커버(230)의 일측에는 연통홀(232)이 형성되어 있다. 그리고, 연통홀(232)은 셀 커버(300)의 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)에 연통되는데, 배터리 셀(100)로부터 발생한 가스 등이 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)을 통해 배출되면 제1 벤팅 홀(331)에 연통된 연통홀(232)을 통해 상부 커버(230) 내부의 가스 채널(231)로 이동한다. 그리고, 가스 등이 상부 커버(230)의 가스 채널(231)을 이동하여 최종 배출홀(223, 도 2 참조)을 통해 배출된다. 여기서, 최종 배출홀(223)은 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 2에서와 같이, 측면 프레임(220)에 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우, 측면 프레임(220)과 상부 커버(230)도 서로 연통되도록 구성된다. 측면 프레임(220)과 상부 커버(230)가 연통되어야만 상부 커버(230) 내부의 가스 채널(231)을 통해 이동한 가스 등이 측면 프레임(220)으로 이동할 수 있고, 또한 최종 배출홀(223)을 통해 배출될 수 있다.

다음, 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)을 통해 측면 방향으로 배출된 가스가 팩 케이스(200) 외부로 배출되는 실시예에 대해 설명한다.

도 2를 참조하면, 팩 케이스(200)는 하부 프레임(210)과, 측면 프레임(220)과, 상부 커버(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

하부 프레임(210)에 관한 내용은 전술한 실시예와 공통되므로, 전술한 설명으로 대체한다. 그리고, 상부 커버(230)에는 전술한 실시예와 공통되게 상부 커버(230) 내부에 가스 채널(231)이 형성될 수도 있고, 또는 전술한 실시예와 다르게 상부 커버(230) 내부에 가스 채널(231)이 형성되지 않을 수도 있다.

본 실시예에서 상부 커버(230) 내부에 가스 채널(231)이 형성되는 경우에는 상부 커버(230)를 통한 상측 방향으로의 가스 등의 배출과, 엔드 커버(400)를 통한 측면 방향으로의 가스 등의 배출이 모두 가능하다. 다만, 상부 커버(230) 내부에 가스 채널(231)이 형성되지 않는 경우에는 상부 커버(230)를 통해서는 가스 등을 배출할 수 없고, 엔드 커버(400)를 통해 측면 방향으로만 가스 등을 배출할 수 있다.

여기서, 측면 프레임(220)이 하부 프레임(210)의 가장자리로부터 상측을 향해 연장되고 복수의 배터리 셀(100)을 수용하는 내부 공간을 형성하는 점은 전술한 실시예와 공통된다.

그리고, 도 4를 참조하면, 측면 프레임(220) 내부에는 가스가 이동할 수 있는 가스 채널(221)이 형성될 수 있다. 그리고, 도 2를 참조하면, 측면 프레임(220)에는 제2 벤팅 홀(410)에 연통되는 연통홀(222)이 형성될 수 있다. 즉, 측면 프레임(220)의 적어도 일부는 내부가 비어 있는 형태로 가스 채널(221)이 형성되고, 측면 프레임(220)의 일측에는 연통홀(222)이 형성되어 있다. 그리고, 연통홀(222)은 셀 커버(300)에 결합된 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)에 연통되는데, 배터리 셀(100)로부터 발생한 가스 등이 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)을 통해 배출되면 제2 벤팅 홀(410)에 연통된 연통홀(222)을 통해 측면 프레임(220) 내부의 가스 채널(221)로 이동할 수 있다. 그리고, 가스 등이 측면 프레임(220)의 가스 채널(221)을 이동하여 최종 배출홀(223)을 통해 배출된다. 여기서, 최종 배출홀(223)에 관한 내용은 전술한 내용과 공통되므로 상세한 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 팩 케이스(200)는 보강 프레임(240)을 포함할 수 있다. 보강 프레임(240)은 하부 프레임(210) 내부에서 상측을 향해 연장되며, 측면 프레임(220)에 결합되도록 구성될 수 있다.

도 2에서는 팩 케이스(200)에 하나의 보강 프레임(240)이 구비되어 있지만 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 보강 프레임(240)의 개수는 다양할 수 있다. 보강 프레임(240)은 측면 프레임(220)에 결합되고, 이에 의해 보강 프레임(240)과 측면 프레임(220) 사이에 공간이 형성되며, 이러한 공간에 배터리 셀(100)이 수용된다.

그리고, 도면에 도시되지는 않았지만, 보강 프레임(240) 내부에는 전술한 측면 프레임(220)과 마찬가지의 형태로 가스가 이동할 수 있는 가스 채널(미도시)이 형성될 수 있다. 그리고, 도 2를 참조하면, 보강 프레임(240)에는 제2 벤팅 홀(410)에 연통되는 연통홀(242)이 형성될 수 있다. 즉, 보강 프레임(240)의 적어도 일부는 내부가 비어 있는 형태로 가스 채널(미도시)이 형성되고, 보강 프레임(240)의 일측에는 연통홀(242)이 형성되어 있다. 그리고, 연통홀(242)은 셀 커버(300)에 결합된 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)에 연통되는데, 배터리 셀(100)로부터 발생한 가스 등이 엔드 커버(400)의 제2 벤팅 홀(410)을 통해 배출되면 제2 벤팅 홀(410)에 연통된 연통홀(242)을 통해 보강 프레임(240) 내부의 가스 채널(미도시)로 이동한다. 그리고, 가스 등이 보강 프레임(240)의 가스 채널(미도시)을 이동하여 최종 배출홀(223)을 통해 배출된다. 즉, 엔드 커버(400)의 양측 단부의 제2 벤팅 홀(410)은 측면 프레임(220)의 연통홀(222)과, 보강 프레임(240)의 연통홀(242)에 각각 연통되도록 구성될 수 있다. 여기서도, 최종 배출홀(223)에 관한 내용은 전술한 내용과 공통되므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 파우치형 배터리 셀(100)들의 충방전을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 이러한 제어 모듈은 배터리 관리 시스템(600, Battery Management System, BMS)과 배터리 차단 유닛(700)을 포함할 수 있으며, 배터리 셀(100) 및 셀 커버(300)와 함께, 팩 케이스(200)의 내부에 수납될 수 있다.

도 12는 도 1 및 도 2의 배터리 팩의 변형 실시예를 도시한 도면이다. 본 발명의 도 1 및 도 2 관련 실시예에 따른 배터리 팩에서 설명한 부분과 공통되는 설명은 전술한 설명으로 대체한다.

도 12에는 셀 커버(300)의 제3 커버부(330)에 형성된 제1 벤팅 홀(331)을 폐쇄하는 홀폐쇄부재(500)가 포함된다는 점에서 도 1 및 도 2의 실시예와 차이가 있다.

본 실시예에서 제1 벤팅 홀(331)은 다양하게 구성될 수 있다. 전술한 실시예에서와 같이 절개부(332)로 형성될 수도 있지만, 관통된 홀 형태로 형성될 수도 있다. 그리고, 홀폐쇄부재(500)는 셀 커버(300)의 내압 증가에 따라 파손되도록 구성된다.

즉, 스웰링이 발생하지 않은 경우에는 제1 벤팅 홀(331)이 홀폐쇄부재(500)에 의해 폐쇄되어 있지만, 스웰링에 의해 셀 커버(300)의 내압이 증가하면 홀폐쇄부재(500)가 파손되면서 제1 벤팅 홀(331)이 개방되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 홀폐쇄부재(500)는 마이카 시트(mica sheet)로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 도 12를 참조하면, 홀폐쇄부재(500)는 셀 커버(300)의 상측을 커버하도록 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 다수의 배터리 셀(100)들이, 별도의 모듈 케이스에 수용되어 배터리 팩(10)의 팩 케이스(200)에 장착되는 것이 아니라, 간소화된 구조의 셀 커버(300)에 의해 부분적으로만 커버되며 팩 케이스(200)에 직접 장착됨으로써, 전체 배터리 팩(10)의 무게와 부피를 감소시키고 배터리 팩(10)의 에너지 밀도를 높이면서도, 배터리 팩(10) 제조 시 배터리 셀(100)들의 안전한 취급과 장착을 용이하게 하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 셀 커버(300)가 제1 커버부(310)와, 제2 커버부(320) 및 제3 커버부(330)를 포함하여 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 스웰링에 의해 제1 커버부(310)와 제2 커버부(320) 간의 간격이 벌어지면 제3 커버부(330)의 제1 벤팅 홀(331)이 개방되는 구조를 통해, 평상시에는 배터리 셀(100) 측으로 이물질이 들어가는 것을 방지하면서도, 배터리 셀(100)의 스웰링 발생 시에는 가스가 배출될 수 있는 제1 벤팅 홀(331)을 즉각적으로 제공하여 배터리 셀(100)의 열 폭주에 대비할 수 있다.

또한, 셀 커버(300)의 차단부(360)가 해당 셀 커버(300)에 삽입된 배터리 셀(100)을 지지하여 배터리 셀(100)의 탈거를 차단함으로써, 배터리 셀(100)의 위치 변경이나 셀 커버(300) 외부로의 이탈을 방지하고, 배터리 팩(10)의 안전성과 신뢰성을 보장할 수 있다.

또한, 셀 커버(300)의 내부면과 접촉하여 셀 커버(300)의 양 단부 간격을 변경하도록 구성된 지그가 삽입되는 삽입 홈(370)이 셀 커버(300)의 차단부(360)에 마련됨으로써, 셀 커버(300)에 배터리 셀(100)을 삽입하는 조립 공정을 용이하게 하고, 배터리 셀(100)의 손상을 방지할 수 있다.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.

도 13은 본 발명의 각 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(20)는 전술한 각 실시예에 따른 배터리 팩(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자동차(20)는 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 각종 자동차(20)를 포함한다.

본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

이상에서 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. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 배터리 팩
100 : 배터리 셀 200 : 팩 케이스
210 : 하부 프레임 220 : 측면 프레임
230 : 상부 커버 240 : 보강 프레임
300 : 셀 커버 310 : 제1 커버부
320 : 제2 커버부 330 : 제3 커버부
331 : 제1 벤팅 홀 332 : 절개부
333 : 중심 라인 334 : 제1 단부 라인
335 : 제1 방향 라인 336 : 제2 방향 라인
337 : 제2 단부 라인 338 : 제3 방향 라인
339 : 제4 방향 라인 340 : 접철부
350 : 관통홀 360 : 차단부
370 : 삽입 홈 400 : 엔드 커버
410 : 제2 벤팅 홀 500 : 홀폐쇄부재
600 : 배터리 관리 시스템 700 : 배터리 차단 유닛
20 : 자동차

Claims (20)

1. 복수의 파우치형 배터리 셀들;
   내부 공간에 상기 복수의 파우치형 배터리 셀들을 수납하는 팩 케이스; 및
   상기 팩 케이스의 내부 공간에서, 상기 복수의 파우치형 배터리 셀들 중 적어도 일부 파우치형 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸서 지지하는 셀 커버를 포함하고,
   상기 셀 커버는,
   상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 일 측면을 커버하는 제1 커버부;
   상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 타 측면을 커버하는 제2 커버부; 및
   상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부를 연결하고 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 상단 부분을 커버하며, 적어도 일 부분에 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제1 벤팅 홀이 형성된 제3 커버부를 포함하는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 벤팅 홀은 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 스웰링이 발생하지 않은 경우에는 폐쇄되어 있고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 스웰링이 발생하여 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부 간의 간격이 미리 설정된 거리 이상으로 벌어지면 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 벤팅 홀은 상기 제3 커버부에서 라인 형태로 절개된 절개부로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제3항에 있어서,
   상기 절개부는 노치 형태로 형성되어 상기 셀 커버의 압력이 미리 설정된 압력 이상인 경우 파단되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제3 커버부는, 상기 제3 커버부의 일 부분이 접철되도록 형성되어 상기 제1 벤팅 홀을 폐쇄하는 접철부를 구비하며,
   상기 접철부는 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부의 간격이 미리 설정된 범위 이상으로 벌어지면 상기 제1 벤팅 홀을 개방하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 벤팅 홀은 제3 커버부를 관통하는 관통홀로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제6항에 있어서,
   상기 접철부와, 상기 관통홀 사이에는 실링부가 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제1항에 있어서,
   상기 셀 커버에는 상기 제1 커버부와 상기 제2 커버부 사이에 삽입된 상기 배터리 셀의 탈거를 차단하도록 구성된 차단부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제8항에 있어서,
   상기 차단부는 상기 제1 커버부 또는 상기 제2 커버부의 하측 단부에서 연장되어 상기 배터리 셀의 하단을 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제8항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 제1 커버부 또는 상기 제2 커버부의 하측 단부에서 상기 셀 커버의 내측으로 절곡되어 형성된 걸림 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
11. 제8항에 있어서,
    상기 차단부 사이에는 삽입 홈이 형성되며,
    상기 삽입 홈은 상기 셀 커버의 제1 커버부와 제2 커버부 간의 간격을 변경하도록 구성된 지그가 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제1항에 있어서,
    상기 셀 커버의 측면을 커버하는 엔드 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
13. 제12항에 있어서,
    상기 엔드 커버에는 가스 또는 화염을 배출하기 위한 제2 벤팅 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 커버부의 상기 제1 벤팅 홀과 상기 엔드 커버의 상기 제2 벤팅 홀 중 적어도 하나가 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
15. 제1항에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    상기 복수의 배터리 셀이 안착되는 하부 프레임;
    상기 하부 프레임의 가장자리로부터 상측을 향해 연장되며, 복수의 배터리 셀을 수용하는 내부 공간을 형성하는 측면 프레임; 및
    상기 측면 프레임에 결합되는 상부 커버를 포함하며,
    가스가 이동할 수 있는 가스 채널이 상기 상부 커버의 내부에 형성되고,
    상기 상부 커버에는 상기 제1 벤팅 홀에 연통되는 연통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
16. 제12항에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    상기 복수의 배터리 셀이 안착되는 하부 프레임;
    상기 하부 프레임의 가장자리로부터 상측을 향해 연장되며, 복수의 배터리 셀을 수용하는 내부 공간을 형성하는 측면 프레임; 및
    상기 측면 프레임에 결합되는 상부 커버를 포함하며,
    가스가 이동할 수 있는 가스 채널이 상기 측면 프레임의 내부에 형성되고,
    상기 측면 프레임에는, 상기 제2 벤팅 홀에 연통되는 연통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
17. 제16항에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    상기 하부 프레임 내부에서 상측을 향해 연장되며, 상기 측면 프레임에 결합되는 보강 프레임을 포함하며,
    상기 가스 채널이 상기 보강 프레임의 내부에 형성되고,
    상기 보강 프레임에는, 상기 제2 벤팅 홀에 연통되는 연통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벤팅 홀을 폐쇄하는 홀폐쇄부재를 포함하며,
    상기 홀폐쇄부재는 셀 커버의 내압 증가에 따라 파손되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
19. 제18항에 있어서,
    상기 홀폐쇄부재는 마이카 시트(mica sheet)로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
    

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