KR20240012322A - Battery pack and battery module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열적 이벤트 발생 시 우수한 안전성을 확보할 수 있는 배터리 팩 등을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 각각 전극 리드를 구비하는 복수의 배터리 셀들; 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련된 셀 커버; 및 전극 리드와 전기적으로 연결되며 셀 커버의 적어도 일측에 결합되어 특정 방향으로의 화염 배출을 차단하도록 구성된 버스바 프레임 어셈블리를 포함할 수 있다.The present invention discloses a battery pack that can ensure excellent safety when a thermal event occurs. A battery pack according to one aspect of the present invention includes a plurality of battery cells each having an electrode lead; a cell cover provided to at least partially surround at least some of the battery cells among the plurality of battery cells; and a bus bar frame assembly electrically connected to the electrode lead and coupled to at least one side of the cell cover to block flame discharge in a specific direction.
Description
관련 출원(들)과의 상호 인용Cross-Citation with Related Application(s)
본 출원은 2022년 7월 20일자 한국 특허 출원 제10-2022-0089575호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority based on Korean Patent Application No. 10-2022-0089575, dated July 20, 2022, and all contents disclosed in the document of the Korean Patent Application are included as part of this specification.
본 발명은, 배터리 팩 및 배터리 모듈과 이를 포함하는 자동차 등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 열적 이벤트에 대한 안전성 등이 우수한 배터리 팩, 배터리 모듈 및 이를 포함하는 자동차 등에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, a battery module, and a vehicle including the same. More specifically, it relates to a battery pack, a battery module, and a vehicle including the same with excellent safety against thermal events.
각종 모바일 기기와 전기 자동차, 에너지 저장 시스템(ESS) 등에 대한 기술 개발과 수요가 크게 증가함에 따라, 에너지원으로서의 이차 전지에 대한 관심과 수요가 급격히 증가하고 있다. 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 니켈수소 전지 등이 많이 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.As technology development and demand for various mobile devices, electric vehicles, energy storage systems (ESS), etc. increase significantly, interest in and demand for secondary batteries as an energy source are rapidly increasing. Conventionally, nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries were widely used as secondary batteries, but recently, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, allowing for free charging and discharging, a very low self-discharge rate, and high energy density. Batteries are widely used.
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 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively. A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator in between, and an exterior material, that is, a battery case, that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte solution.
일반적으로 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다.In general, secondary batteries can be classified into can-type batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
최근에는 전기 자동차나 에너지 저장 시스템과 같은 중대형 장치에 구동용이나 에너지 저장용으로 배터리 팩이 널리 사용되고 있다. 종래 배터리 팩은 팩 케이스 내부에 하나 이상의 배터리 모듈과 배터리 팩의 충방전을 제어하는 제어 유닛, 이를테면 BMS(Battery Management System)를 포함한다. 여기서, 배터리 모듈은 모듈 케이스의 내부에 다수의 배터리 셀을 포함하는 형태로 구성된다. 즉, 종래 배터리 팩의 경우, 다수의 배터리 셀(이차 전지)이 모듈 케이스 내부에 수납되어 각각의 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈이 하나 이상 팩 케이스 내부에 수납되어 배터리 팩을 구성한다.Recently, battery packs have been widely used for driving or energy storage in medium to large-sized devices such as electric vehicles or energy storage systems. A conventional battery pack includes one or more battery modules inside the pack case and a control unit that controls charging and discharging of the battery pack, such as a BMS (Battery Management System). Here, the battery module is configured to include a plurality of battery cells inside a module case. That is, in the case of a conventional battery pack, a plurality of battery cells (secondary batteries) are stored inside a module case to form each battery module, and one or more of these battery modules are stored inside the pack case to form a battery pack.
특히, 파우치형 전지의 경우, 무게가 가볍고, 적층 시 데드 스페이스(dead space)가 적다는 등의 여러 측면에서 장점을 갖고 있지만, 외부의 충격에 취약하고, 조립성이 다소 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 다수의 셀을 먼저 모듈화시킨 후, 팩 케이스의 내부에 수납되는 형태로 배터리 팩이 제조되는 것이 일반적이다.In particular, pouch-type batteries have advantages in many aspects, such as being light in weight and requiring less dead space when stacked, but they are vulnerable to external shocks and have somewhat poor assembly properties. Therefore, it is common for battery packs to be manufactured by first modularizing a number of cells and then storing them inside a pack case.
하지만, 종래 배터리 팩의 경우, 모듈화 등으로 인해 에너지 밀도와 조립성, 냉각성 등의 측면에서 불리할 수 있다. 또한, 종래 배터리 팩이나 배터리 모듈의 경우, 열적 이벤트에 취약할 수 있다. 특히, 배터리 모듈이나 배터리 팩 내부에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 열폭주가 일어나게 되어 화염이 발생되고 심한 경우 폭발이 발생할 수도 있다. However, in the case of conventional battery packs, they may be disadvantageous in terms of energy density, assembly, cooling, etc. due to modularization. Additionally, conventional battery packs or battery modules may be vulnerable to thermal events. In particular, if a thermal event occurs inside a battery module or battery pack, thermal runaway may occur, resulting in flames and, in severe cases, explosion.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열적 이벤트 발생 시 우수한 안전성을 확보할 수 있는 배터리 팩과 배터리 모듈 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to provide a battery pack and battery module that can ensure excellent safety 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.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 각각 전극 리드를 구비하는 복수의 배터리 셀들; 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련된 셀 커버; 및 전극 리드와 전기적으로 연결되며 셀 커버의 적어도 일측에 결합되어 특정 방향으로의 화염 배출을 차단하도록 구성된 버스바 프레임 어셈블리를 포함할 수 있다.A battery pack according to one aspect of the present invention includes a plurality of battery cells each having an electrode lead; a cell cover provided to at least partially surround at least some of the battery cells among the plurality of battery cells; and a bus bar frame assembly electrically connected to the electrode lead and coupled to at least one side of the cell cover to block flame discharge in a specific direction.
여기서 버스바 프레임 어셈블리는, 전기 전도성 재질로 구성되어 전극 리드와 직접 접촉하는 버스바 전극, 전기 절연성 재질로 구성되어 버스바 전극을 지지하는 버스바 하우징, 및 버스바 하우징보다 녹는점이 높은 재질로 구성되며 버스바 하우징의 일측에 위치하여 화염 배출을 차단하도록 구성된 차단 부재를 구비할 수 있다.Here, the busbar frame assembly consists of a busbar electrode made of an electrically conductive material and in direct contact with the electrode lead, a busbar housing made of an electrically insulating material that supports the busbar electrode, and a material with a higher melting point than the busbar housing. A blocking member located on one side of the bus bar housing may be provided to block flame discharge.
또한, 차단 부재는, 화염의 수평 방향 배출을 차단하는 본체 및 본체의 상단에서 셀 커버 방향으로 절곡된 형태로 구성된 연장부를 포함할 수 있다.Additionally, the blocking member may include a main body that blocks horizontal discharge of flame and an extension portion bent from the top of the main body toward the cell cover.
또한, 셀 커버는, 적어도 일부 배터리 셀의 양 측면과 상부 측 모서리를 감싸도록 구성될 수 있다.Additionally, the cell cover may be configured to cover both sides and top edges of at least some of the battery cells.
또한, 셀 커버와 버스바 프레임 어셈블리는, 내부의 벤팅 가스가 하부 방향으로 배출되도록 구성될 수 있다.Additionally, the cell cover and bus bar frame assembly may be configured so that the venting gas inside is discharged downward.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 내부 공간에 복수의 배터리 셀들, 셀 커버 및 버스바 프레임 어셈블리를 수납하는 팩 케이스를 더 포함할 수 있다.Additionally, the battery pack according to the present invention may further include a pack case that stores a plurality of battery cells, a cell cover, and a bus bar frame assembly in an internal space.
여기서, 팩 케이스는, 바닥부에 셀 커버 내부의 벤팅 가스를 배출시키기 위한 벤팅홀이 형성될 수 있다.Here, the pack case may have a venting hole formed at the bottom for discharging venting gas inside the cell cover.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 셀들의 충방전을 제어하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.Additionally, the battery pack according to the present invention may further include a control module configured to control charging and discharging of battery cells.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈은 팩 케이스의 내부 공간에 하나 이상 수납되는 배터리 모듈로서, 각각 전극 리드를 구비하는 복수의 배터리 셀들; 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련된 셀 커버; 전극 리드와 전기적으로 연결되며 셀 커버의 적어도 일측에 결합되어 특정 방향으로의 화염 배출을 차단하도록 구성된 버스바 프레임 어셈블리; 및 복수의 배터리 셀들 및 셀 커버를 내부 공간에 수용하는 모듈 케이스를 포함할 수 있다.In addition, a battery module according to another aspect of the present invention is one or more battery modules stored in the internal space of a pack case, and includes a plurality of battery cells, each having an electrode lead; a cell cover provided to at least partially surround at least some of the battery cells among the plurality of battery cells; A bus bar frame assembly electrically connected to the electrode lead and coupled to at least one side of the cell cover to block flame discharge in a specific direction; And it may include a module case accommodating a plurality of battery cells and a cell cover in an internal space.
여기서, 모듈 케이스는, 적어도 일부분이 개방된 형태로 구성되며, 버스바 프레임 어셈블리는, 모듈 케이스의 개방부에 결합되도록 구성될 수 있다.Here, the module case is configured to be at least partially open, and the busbar frame assembly may be configured to be coupled to the open portion of the module case.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 또는 배터리 모듈을 포함할 수 있다.Additionally, a vehicle according to another aspect of the present invention may include a battery pack or battery module according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 일 방향으로 적층된 복수의 배터리 셀들, 내부 공간에 상기 배터리 셀들을 수용하는 팩 케이스, 상기 팩 케이스의 내부 공간에서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸는 셀 커버, 및 상기 셀 커버의 적어도 개방된 일측에 배치된 버스바 프레임 어셈블리를 포함하고, 상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 배터리 셀들로부터의 벤팅 가스의 배출을 차단하는 차단 부재를 포함할 수 있다.A battery pack according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells stacked in one direction, a pack case for accommodating the battery cells in an internal space, and an internal space of the pack case, at least some of the plurality of battery cells. It includes a cell cover that at least partially surrounds a battery cell, and a bus bar frame assembly disposed on at least an open side of the cell cover, wherein the bus bar frame assembly is a blocking member that blocks discharge of venting gas from the battery cells. may include.
상기 벤팅 가스는, 상기 셀 커버의 개방된 면 중에서, 상기 차단 부재에 의하여 막히지 않은 면으로 배출될 수 있다.The venting gas may be discharged from the open side of the cell cover to the side that is not blocked by the blocking member.
상기 차단 부재는 절곡된 형상을 가지고, 상기 셀 커버의 상기 적어도 개방된 일측에 배치된 본체 및 상기 셀 커버의 단부를 커버하는 연장부를 포함할 수 있다.The blocking member may have a bent shape and include a main body disposed on at least the open side of the cell cover and an extension portion covering an end of the cell cover.
상기 셀 커버와 및 상기 차단 부재의 상기 연장부가 중첩됨으로써, 상기 벤팅 가스가 상기 셀 커버와 상기 버스바 프레임 어셈블리 사이의 틈으로 배출되는 것을 방지할 수 있다.By overlapping the cell cover and the extension portion of the blocking member, the venting gas can be prevented from being discharged through a gap between the cell cover and the bus bar frame assembly.
상기 버스바 프레임 어셈블리는, 상기 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 결합되는 버스바 전극 및 상기 버스바 전극을 지지하는 버스바 하우징을 더 포함하고, 상기 차단 부재는 상기 버스바 하우징의 외부면에 장착될 수 있다.The bus bar frame assembly further includes a bus bar electrode electrically coupled to an electrode lead of the battery cell and a bus bar housing supporting the bus bar electrode, and the blocking member is mounted on the outer surface of the bus bar housing. It can be.
상기 셀 커버는 상기 적어도 일부의 배터리 셀의 마주보는 양 측면을 커버하는 한 쌍의 제1 커버부 및 상기 적어도 일부의 배터리 셀의 상면 및 하면 중 어느 하나를 커버하는 제2 커버부를 포함할 수 있다.The cell cover may include a pair of first cover parts that cover both opposing sides of the at least some of the battery cells and a second cover part that covers one of the upper and lower surfaces of the at least some of the battery cells. .
상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 배터리 셀의 전면 및 후면 중 적어도 어느 하나에 배치되고, 상기 차단 부재는 상기 배터리 셀의 전면 및 후면 중 상기 적어도 어느 하나에 배치되는 본체 및 상기 셀 커버의 상기 제2 커버부의 단부를 커버하는 연장부를 포함할 수 있다.The bus bar frame assembly is disposed on at least one of the front and rear of the battery cell, and the blocking member is disposed on at least one of the front and rear of the battery cell. The second cover of the main body and the cell cover is disposed on the at least one of the front and rear of the battery cell. It may include an extension part that covers the end of the part.
상기 차단 부재는 상기 셀 커버의 상기 제1 커버부의 단부를 커버하는 연장부를 더 포함할 수 있다.The blocking member may further include an extension portion covering an end of the first cover portion of the cell cover.
상기 팩 케이스는 상기 벤팅 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 벤팅홀을 포함하고, 상기 벤팅홀은 상기 팩 케이스의 상면 및 하면 중 상기 셀 커버가 개방된 면 쪽에 구비될 수 있다.The pack case includes at least one venting hole for discharging the venting gas, and the venting hole may be provided on a side of the upper and lower surfaces of the pack case where the cell cover is opened.
상기 셀 커버 및 상기 셀 커버에 수용된 배터리 셀의 그룹은 복수 개로 이루어져 상기 팩 케이스의 내부 공간에 장착되고, 상기 복수 개의 셀 커버의 적어도 개방된 일측에 각각 하나의 버스바 프레임 어셈블리가 배치될 수 있다.The cell cover and the group of battery cells accommodated in the cell cover are made up of a plurality and are mounted in the inner space of the pack case, and one bus bar frame assembly may be disposed on at least one open side of the plurality of cell covers. .
상기 차단 부재의 단면은, 측면에서 바라볼 때, L자로 형성될 수 있다.A cross section of the blocking member may be formed in an L shape when viewed from the side.
상기 셀 커버의 단면은, 전방에서 바라볼 때, n자 또는 u자로 형성될 수 있다.A cross section of the cell cover may be formed into an n-shape or a u-shape when viewed from the front.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈은 일 방향으로 적층된 복수의 배터리 셀들, 내부 공간에 상기 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스, 상기 팩 케이스의 내부 공간에서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸는 셀 커버, 및 상기 셀 커버의 적어도 개방된 일측에 배치된 버스바 프레임 어셈블리를 포함하고, 상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 배터리 셀들로부터의 벤팅 가스의 배출을 차단하는 차단 부재를 포함할 수 있다.A battery module according to another embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells stacked in one direction, a module case for accommodating the battery cells in an internal space, and at least some of the plurality of battery cells in an internal space of the pack case. It includes a cell cover that at least partially surrounds a battery cell, and a bus bar frame assembly disposed on at least an open side of the cell cover, wherein the bus bar frame assembly is a blocking member that blocks discharge of venting gas from the battery cells. may include.
본 발명의 일 측면에 의하면, 플라스틱 카트리지와 같은 적층용 프레임이나 별도의 모듈 케이스 등의 구성이 없이도, 복수 개의 배터리 셀을 팩 케이스나 모듈 케이스 내부에 안정적으로 수납할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a plurality of battery cells can be stably stored inside a pack case or module case without the need for a stacking frame such as a plastic cartridge or a separate module case.
더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 연성 재질 케이스를 갖는 파우치형 배터리 셀을 쉽게 견고한 형태로 만들어, 팩 케이스 내부에서 직접 적층되는 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 배터리 팩이나 배터리 모듈의 조립성과 기계적 안정성 등이 향상될 수 있다.Moreover, according to one aspect of the present invention, a pouch-type battery cell having a case made of a flexible material can be easily made into a sturdy form, so that a configuration in which the battery cells are directly stacked inside the pack case can be more easily implemented. Accordingly, assembly and mechanical stability of the battery pack or battery module can be improved.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 특정 배터리 셀에서 열폭주 발생 시, 열적 이벤트에 효과적으로 대응할 수 있다. 특히, 본 발명의 경우, 화염이 발생되는 3요소(연료, 산소, 발화원) 중, 발화원에 해당하는 열의 축적이나 배출을 차단 내지 적절하게 제어하도록 할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 경우, 열 축적 차단 및 화염 배출을 방지하기 위하여, 벤팅 가스의 배출 제어와 디렉셔널 벤팅(directional venting), 그리고 화염 차단 등을 구현할 수 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, when thermal runaway occurs in a specific battery cell, it is possible to effectively respond to a thermal event. In particular, in the case of the present invention, among the three elements (fuel, oxygen, and ignition source) that generate a flame, the accumulation or discharge of heat corresponding to the ignition source can be blocked or appropriately controlled. Moreover, in the case of the present invention, in order to block heat accumulation and prevent flame emission, venting gas emission control, directional venting, and flame blocking can be implemented.
특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 하부 방향으로 디렉셔널 벤팅이 이루어지도록 함으로써, 탑승자와 같이 상부 측에 위치한 사용자 등의 안전성을 높일 수 있다. In particular, according to one embodiment of the present invention, the safety of users located on the upper side, such as passengers, can be improved by providing directional venting in the lower direction.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 열적 이벤트 발생 시에도, 내부 단락이나 구조적 붕괴를 방지할 수 있다. 특히, 본 발명의 경우, 열적 이벤트 발생 시, 고압의 가스 및 고온의 분진들이 버스바 프레임 어셈블리가 위치하는 틈새로 분출되어, 여러 구조물, 이를테면 버스바 프레임 어셈블리나 탑 플레이트, 엔드 플레이트들의 붕괴를 일으키는 문제를 보다 효과적으로 예방할 수 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, even when a thermal event occurs, internal short circuit or structural collapse can be prevented. In particular, in the case of the present invention, when a thermal event occurs, high-pressure gas and high-temperature dust are ejected into the gap where the bus bar frame assembly is located, causing the collapse of various structures, such as the bus bar frame assembly, top plate, and end plates. Problems can be prevented more effectively.
더욱이, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 배터리 셀을 기준으로, 상부 및 4개의 측부가 차단되는 5면 구획 분리를 통해, 셀 간 열/화염 전파가 방지되고, 화염 등의 배출이 억제될 수 있다.Moreover, according to one embodiment of the present invention, based on the battery cell, heat/flame spread between cells can be prevented and emission of flames, etc. can be suppressed through five-sided partition separation where the top and four sides are blocked. there is.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, CTP(Cell To Pack) 컨셉으로서, 모듈 케이스 등이 제거되어, 냉각 성능과 에너지 밀도 등이 향상될 수 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, as a CTP (Cell To Pack) concept, the module case, etc. can be eliminated, thereby improving cooling performance and energy density.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.In addition, the present invention may have various other effects, and these will be described in each implementation configuration, or the description of effects that can be easily inferred by those skilled in the art will be omitted.
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 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 셀 모듈 어셈블리를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 포함된 셀 커버의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 부분 확대도이다.
도 6 및 도 7 각각은 도 4의 일부 구성요소의 분해 사시도이다.
도 8은 도 1의 배터리 팩의 전방의 버스바 프레임 어셈블리를 도시한다.
도 9는 도 8의 일부 구성요소의 분해 사시도이다.
도 10은 도 1의 배터리 팩의 후방의 버스바 프레임 어셈블리를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예로서, 도 8의 차단 부재를 변형한 실시예의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 팩 케이스 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 케이스의 일부 구성에 대한 하면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서의 디렉셔널 벤팅을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하부면을 나타내는 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred 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, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a perspective view schematically showing some configurations of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the cell module assembly of FIG. 1.
Figure 3 is a perspective view schematically showing the configuration of a cell cover included in a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a portion of the battery pack of FIG. 1.
Figure 5 is a partial enlarged view of Figure 4.
Figures 6 and 7 are each an exploded perspective view of some components of Figure 4.
Figure 8 shows the front busbar frame assembly of the battery pack of Figure 1;
Figure 9 is an exploded perspective view of some components of Figure 8.
Figure 10 shows the rear busbar frame assembly of the battery pack of Figure 1;
FIG. 11 is a perspective view schematically showing some configurations of another embodiment of the present invention in which the blocking member of FIG. 8 is modified.
Figure 12 is a diagram schematically showing the pack case configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a bottom view of a partial configuration of a pack case according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram schematically showing directional venting in a battery module according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a diagram showing the lower surface of a battery module according to an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is. 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 represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various alternatives may be used to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.
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.In the drawings, the size of each component or specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. If it is determined that specific descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such descriptions will be omitted.
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.Additionally, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only cases where it is “directly above” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when a part is said to be “right on top” of another part, it means that there is no other part in between. In addition, being “on” or “on” a standard part means being located above or below the standard part, and it necessarily means being “on” or “on” the direction opposite to gravity. no.
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 is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
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 referring to “on a plane,” this means when the target portion is viewed from above, and when referring to “in cross section,” this means when a cross section of the target portion is cut vertically and viewed from the side.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 셀 모듈 어셈블리를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 포함된 셀 커버의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view schematically showing some configurations of a battery pack according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the cell module assembly of FIG. 1. Figure 3 is a perspective view schematically showing the configuration of a cell cover included in a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀들(10)과 셀 커버(110, 도 2 및 도 3 참조)를 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100) 및 버스바 프레임 어셈블리(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the battery pack according to the present invention includes a cell module assembly 100 and a bus bar frame assembly 200 including a plurality of battery cells 10 and a cell cover 110 (see FIGS. 2 and 3). may include.
배터리 셀(10)은 예를 들어 파우치형 이차 전지로서, 전극 조립체, 전해질 및 이들을 내부에 수용하는 파우치 외장재를 포함할 수 있다. 이러한 배터리 셀(10)은 배터리 팩에 복수 개로 포함될 수 있다. 이러한 복수의 배터리 셀(10)은 적어도 일 방향으로 적층될 수 있다. 셀 모듈 어셈블리(100)의 상하면 각각에는 수지층(150)을 추가로 구비할 수 있다.The battery cell 10 is, for example, a pouch-type secondary battery and may include an electrode assembly, an electrolyte, and a pouch exterior material that accommodates them therein. A plurality of such battery cells 10 may be included in a battery pack. These plurality of battery cells 10 may be stacked in at least one direction. A resin layer 150 may be additionally provided on each of the upper and lower surfaces of the cell module assembly 100.
또한, 각각의 배터리 셀(10)은 적어도 일측에 전극 리드(12, 도 5 참조)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(10)은 양 측에(전후 방향에) 각각 전극 리드(12, 도 5 참조)를 구비할 수 있다. 그에 따라, 셀 모듈 어셈블리(100) 양 측에(전후 방향에) 각각 버스바 프레임 어셈블리(200)를 구비한 경우를 도시한다. 이하, 전방의 버스바 프레임 어셈블리(200a) 및 후방의 버스바 프레임 어셈블리(200b)를 합쳐서 편의상 도면 번호 “200”으로 표기한다. Additionally, each battery cell 10 may be provided with an electrode lead 12 (see FIG. 5) on at least one side. For example, the battery cell 10 may be provided with electrode leads 12 (see FIG. 5) on both sides (front and back direction). Accordingly, a case in which bus bar frame assemblies 200 are provided on both sides of the cell module assembly 100 (in the front and rear direction) is shown. Hereinafter, the front bus bar frame assembly 200a and the rear bus bar frame assembly 200b are collectively referred to as drawing number “200” for convenience.
도 2는, 도 1의 셀 모듈 어셈블리를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 1의 A-A 선을 따른 단면을 도시한다. 도 2를 참조하면, 셀 커버(110)는 복수 개의 배터리 셀들(10) 중 적어도 일부 배터리 셀(10)을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(110)는 1개 또는 복수 개의 배터리 셀(10)을 적어도 부분적으로 감싸도록 구성될 수 있다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 셀 커버(110)는 2개의 배터리 셀(10)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 한편, 셀 커버(110)에 의해 감싸지는 각각의 셀 그룹은, 셀 뱅크 내지 셀 유닛으로 표현될 수도 있다. 또한, 셀 커버(110)는 하나의 배터리 팩에서 복수 개로 포함될 수 있다. 셀 커버(110)는 도 3 등을 참조하여 자세히 후술한다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the cell module assembly of FIG. 1 and shows a cross-section taken along line A-A of FIG. 1. Referring to FIG. 2 , the cell cover 110 may be provided to at least partially cover at least some battery cells 10 among the plurality of battery cells 10 . For example, the cell cover 110 may be configured to at least partially cover one or a plurality of battery cells 10 . For example, as shown in FIG. 2, one cell cover 110 may be configured to surround two battery cells 10. Meanwhile, each cell group surrounded by the cell cover 110 may be expressed as a cell bank or cell unit. Additionally, a plurality of cell covers 110 may be included in one battery pack. The cell cover 110 will be described in detail later with reference to FIG. 3 and the like.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 도 2에 도시된 바와 같이, 써멀 배리어(120)를 포함할 수 있다. 써멀 배리어(120)는, 단열 재질의 패드 형태로 구성될 수 있으며, 인접하는 셀 커버(110) 사이에 개재될 수 있다. 경우에 따라서는 하나의 셀 커버(110) 내에 수용되고 인접하는 배터리 셀(10) 사이에도 개재될 수 있다. 써멀 배리어(120)는, 예를 들어 0.05t 내지 4t 또는 예를 들어 2.0t 두께로 형성될 수 있다.Additionally, the battery pack according to the present invention may include a thermal barrier 120, as shown in FIG. 2. The thermal barrier 120 may be configured in the form of a pad made of an insulating material and may be interposed between adjacent cell covers 110. In some cases, it may be accommodated within one cell cover 110 and may also be interposed between adjacent battery cells 10. The thermal barrier 120 may be formed to have a thickness of, for example, 0.05t to 4t or, for example, 2.0t.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 셀 커버(110)와 복수 개의 배터리 셀(10)이 적층되어 형성된 셀 어셈블리의 적층 방향 최외곽에 절연 패드(130)를 더 포함할 수 있다. 절연 패드(130)는 예를 들어 GFRP와 같은 재질을 사용할 수 있고, 예를 들어 0.05t 내지 1t 또는 예를 들어 0.35t의 두께로 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the battery pack according to the present invention has an insulating pad 130 on the outermost side in the stacking direction of a cell assembly formed by stacking a plurality of cell covers 110 and a plurality of battery cells 10. More may be included. The insulating pad 130 may be made of a material such as GFRP, and may be formed to have a thickness of, for example, 0.05t to 1t or, for example, 0.35t.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 도 2에 도시된 바와 같이, 히팅 패드(heating pad)(140)를 더 포함할 수 있다.Additionally, the battery pack according to the present invention may further include a heating pad 140, as shown in FIG. 2.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 포함된 셀 커버의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3를 참조하면, 셀 커버(110)는 적어도 하나의 배터리 셀의 외부를 부분적으로 커버한다. 셀 커버(110)는 내부에 수용된 배터리 셀(10)을 지지하도록 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(110)는 내부에 수용된 배터리 셀(10)의 세워진 상태를 안정적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 셀 커버(110)는 하나의 배터리 셀(10) 또는 복수 개의 배터리 셀(10)들의 그룹의 양 측면, 그리고 상부 측 및 하부 측 중 어느 하나를 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(110)는 도 1, 도 2, 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 수용된 하나의 배터리 셀(10) 또는 배터리 셀(10)들 그룹을 감싸는 2개의 제1 커버부(111) 및 제2 커버부(112)(상면 커버부)를 구비할 수 있다. 이 때, 하방 측은 개방된다. Figure 3 is a perspective view schematically showing the configuration of a cell cover included in a battery pack according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the cell cover 110 partially covers the exterior of at least one battery cell. The cell cover 110 may be configured to support the battery cell 10 accommodated therein. In particular, the cell cover 110 may be configured to stably support the upright state of the battery cell 10 accommodated therein. To this end, the cell cover 110 may be configured to cover both sides of one battery cell 10 or a group of a plurality of battery cells 10, and either the upper side or the lower side. For example, the cell cover 110 is As shown in FIGS. 1, 2, and 3, two first cover parts 111 and a second cover part (2) surround one battery cell 10 or a group of battery cells 10 accommodated therein. 112) (top cover part) may be provided. At this time, the lower side is open.
한 쌍의 (2개의) 제1 커버부(111)는 내부에 수용된 하나의 배터리 셀(10) 또는 배터리 셀(10)들 그룹의 마주보는 양 측면을 커버한다. 제2 커버부(112)는 한 쌍의 제1 커버부(111) 간을 연결하고 내부에 수용된 하나의 배터리 셀(10) 또는 배터리 셀(10)들 그룹의 상면 및 하면 중 어느 하나를 커버한다. 한편, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 제2 커버부(112)가 배터리 셀(10)의 하부 측을 커버하고, 이 때, 상부 측은 개방될 수 있다. 또한, 본 발명은 제2 커버부(112)가 배터리 셀(10)들 그룹의 상면 또는 하면을 커버하는 것에 한정되지 않고, 셀 커버(110)의 내부에 수용된 하나의 배터리 셀(10) 또는 배터리 셀(10)들 그룹이 배치되는 방향이 변경되면 그에 따라, 제2 커버부(112)가 커버하는 면의 방향도 변경될 수 있다.A pair of (two) first cover parts 111 cover both opposing sides of one battery cell 10 or a group of battery cells 10 accommodated therein. The second cover portion 112 connects the pair of first cover portions 111 and covers either the upper or lower surface of a single battery cell 10 or a group of battery cells 10 accommodated therein. . Meanwhile, the present invention is not limited to what is shown, and the second cover part 112 covers the lower side of the battery cell 10, and at this time, the upper side may be open. In addition, the present invention is not limited to the second cover portion 112 covering the top or bottom of a group of battery cells 10, but one battery cell 10 or battery accommodated inside the cell cover 110. If the direction in which the group of cells 10 is arranged changes, the direction of the surface covered by the second cover part 112 may also change accordingly.
또한, 셀 커버(110)는 전방 측 및 후방 측 중 적어도 하나에 개방부(113)를 구비한다. 셀 커버(110)에 수용된 배터리 셀(10)의 전극 리드(12)가 위치한 일단 또는 양단 측에 개방부를 구비할 수 있다. Additionally, the cell cover 110 has an opening 113 on at least one of the front side and the rear side. The battery cell 10 accommodated in the cell cover 110 may have an opening at one end or both ends where the electrode leads 12 are located.
정리하면, 셀 커버(110)는 내부에 수용된 하나의 배터리 셀(10) 또는 배터리 셀(10)들 그룹의 전방, 후방 및 하방 측으로 개방된 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 전방 측에서 바라본 셀 커버(110)의 단면 구성은 대략 'n'자 형태와 유사하다고 할 수 있다. 따라서, 이 경우, 셀 커버(110)는 'n-fin'으로 지칭될 수도 있다. 한편, 본 발명은 상술한 바에 한정되지 않고, 전방, 후방 및 상방 측으로 개방된 구조를 가질 수 있다. 즉, 전방 측에서 바라본 셀 커버(110)의 단면 구성은 대략 'u'자 형태와 유사하다고 할 수 있다.In summary, the cell cover 110 may have a structure that is open to the front, rear, and lower sides of one battery cell 10 or a group of battery cells 10 accommodated therein. In this case, the cross-sectional configuration of the cell cover 110 viewed from the front side can be said to be roughly similar to an 'n' shape. Therefore, in this case, the cell cover 110 may be referred to as 'n-fin'. Meanwhile, the present invention is not limited to the above, and may have a structure that is open to the front, rear, and upper sides. That is, the cross-sectional configuration of the cell cover 110 viewed from the front side can be said to be roughly similar to a 'u' shape.
셀 커버(110)는 예를 들어 하나의 플레이트가 절곡됨으로써, 2개의 제1 커버부(111) 및 제2 커버부(112)가 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 또는 2개의 제1 커버부(111) 및 제2 커버부(112)가 각각 별개로 제작되어 서로 결합된 형태로 제작될 수도 있다. 셀 커버(110)는 예를 들어 팩 케이스(300) 내부의 바닥면에 접착제 등으로 결합될 수 있다. 이 때 셀 커버(110)의 2개의 제1 커버부(111)의 하부측 단부가 팩 케이스(300) 내부의 바닥면에 결합될 수 있다. The cell cover 110 may be formed by, for example, bending one plate, so that the two first cover parts 111 and the second cover parts 112 are integrated. Alternatively, the two first cover parts 111 and the second cover parts 112 may be manufactured separately and then combined with each other. For example, the cell cover 110 may be coupled to the bottom surface of the pack case 300 using an adhesive or the like. At this time, the lower ends of the two first cover parts 111 of the cell cover 110 may be coupled to the bottom surface of the inside of the pack case 300.
또한, 셀 커버(110)는 예를 들면 금속 재질로 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(110)는 스틸 재질로 구성될 수 있다. 또는 셀 커버(110)는 SUS 재질로 구성될 수 있다. 이 경우, 특정 배터리 셀(10)에서 화염이 발생하더라도, 셀 커버(110)의 녹는점이 높으므로, 화염 등에 의해 인접한 셀 커버(110)의 배터리 셀에 화염이 전달되는 것이 보다 효과적으로 방지될 수 있다.Additionally, the cell cover 110 may be made of, for example, a metal material. In particular, the cell cover 110 may be made of steel material. Alternatively, the cell cover 110 may be made of SUS material. In this case, even if a flame occurs in a specific battery cell 10, the melting point of the cell cover 110 is high, so the flame can be more effectively prevented from being transmitted to the battery cell of the adjacent cell cover 110 due to a flame, etc. .
셀 커버(110)는 예를 들어 0.01t 내지 0.4t의 두께로 형성될 수 있다. 또는, 셀 커버(110)는 예를 들어 대략 0.2t의 두께로 형성될 수 있다. The cell cover 110 may be formed to have a thickness of, for example, 0.01t to 0.4t. Alternatively, the cell cover 110 may be formed to have a thickness of approximately 0.2t, for example.
또한, 셀 커버(110)는 전기적 절연을 위해 마주보는 양측의 제1 커버부(111) 및/또는 상면 및 하면 중 일면에 배치되는 제2 커버부(112)에 절연 필름(미도시)이 부착될 수 있다. 절연 필름은 셀 커버(110)의 내부면 및 외부면 중 적어도 하나에 부착될 수 있다. 절연 필름은 예를 들어 0.005t 내지 0.1t 두께로 형성될 수 있다. 또는 절연 필름은 예를 들어 대략 0.05t 두께로 형성될 수 있다. 또한, 절연 필름의 소재로서, 예를 들면 PI(폴리 이미드), 또는 PC(폴리카보네이트) 등이 부착될 수 있다. 절연 필름의 두께 및 소재는 상술한 바에 한정되지 않고, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양하게 변형, 변경하여 구현할 수 있다.In addition, the cell cover 110 has an insulating film (not shown) attached to the first cover portion 111 on both opposing sides and/or the second cover portion 112 disposed on one of the upper and lower surfaces for electrical insulation. It can be. The insulating film may be attached to at least one of the inner surface and the outer surface of the cell cover 110. The insulating film may be formed to have a thickness of, for example, 0.005t to 0.1t. Alternatively, the insulating film may be formed to have a thickness of approximately 0.05t, for example. Additionally, as a material for the insulating film, for example, PI (polyimide), PC (polycarbonate), etc. may be attached. The thickness and material of the insulating film are not limited to those described above, and may be implemented by various modifications and changes depending on the environment to which the present invention is applied.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성의 분해 사시도이다. 도 4에서는, 셀 모듈 어셈블리(100)의 전후면에 각각 버스바 프레임 어셈블리(200)이 장착된 경우를 도시한다. 버스바 프레임 어셈블리(200)의 일 구성요소인 차단 부재(230)가 분리된 경우를 도시한다. 또한, 도 4에서는 이해의 편의상, 도 1의 구성에서 셀 모듈 어셈블리(100)의 양 측에 배치된 절연 패드(130) 및 셀 모듈 어셈블리(100)의 상하부면에 도포되는 수지층(150)을 생략하고 도시한다. FIG. 4 is an exploded perspective view of a portion of the battery pack of FIG. 1. FIG. 4 shows a case where the bus bar frame assembly 200 is mounted on the front and rear surfaces of the cell module assembly 100, respectively. This shows a case where the blocking member 230, which is a component of the bus bar frame assembly 200, is separated. In addition, in FIG. 4, for convenience of understanding, the insulating pads 130 disposed on both sides of the cell module assembly 100 in the configuration of FIG. 1 and the resin layer 150 applied to the upper and lower surfaces of the cell module assembly 100 are shown. Omitted and shown.
버스바 프레임 어셈블리(200)는 버스바 전극(210), 버스바 하우징(220) 및 차단 부재(230)를 구비할 수 있다. 버스바 전극(210) 및 버스바 하우징(220)에 관하여는 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 또한, 차단 부재(230)에 관하여는 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.The busbar frame assembly 200 may include a busbar electrode 210, a busbar housing 220, and a blocking member 230. The bus bar electrode 210 and the bus bar housing 220 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. Additionally, the blocking member 230 will be described with reference to FIGS. 8 to 10 .
도 4에서, 버스바 프레임 어셈블리(200)는 셀 커버(110)의 적어도 개방된 일측에 결합될 수 있다. 예를 들어, 버스바 프레임 어셈블리(200)는 셀 커버(110)의 개방된 전방 측 단부와 후방 측 단부에 결합될 수 있다.In FIG. 4 , the bus bar frame assembly 200 may be coupled to at least one open side of the cell cover 110 . For example, the bus bar frame assembly 200 may be coupled to the open front end and rear end of the cell cover 110.
또한, 버스바 프레임 어셈블리(200)는 특정 방향으로의 화염 배출을 차단하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 버스바 프레임 어셈블리(200)도 상부 및/또는 수평방향으로의 화염 배출을 차단하도록 구성될 수 있다. 여기서, 수평 방향은, 전극 리드(12)가 위치하는 방향, 이를테면 전후 방향일 수 있다.Additionally, the bus bar frame assembly 200 may be configured to block flame discharge in a specific direction. Moreover, the bus bar frame assembly 200 may also be configured to block flame discharge in the upper and/or horizontal direction. Here, the horizontal direction may be the direction in which the electrode lead 12 is located, for example, the front-back direction.
버스바 전극(210) 및 버스바 하우징(220)에 관하여 도 4 및 추가적으로 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 5는 도 4의 부분 확대도로서, 셀 커버(110)가 버스바 하우징(220)에 결합된 경우를 도시한다. 도 6은 도 4의 일부 구성요소의 분해 사시도로서, 버스바 전극(210) 및 버스바 하우징(220)을 도시한다. 도 7은 도 4의 일부 구성요소의 분해 사시도로서, 셀 커버(110), 버스바 전극(210) 및 버스바 하우징(220)을 도시한다. The bus bar electrode 210 and the bus bar housing 220 will be described with reference to FIG. 4 and additionally FIGS. 5 to 7. FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4 , showing the case where the cell cover 110 is coupled to the bus bar housing 220. FIG. 6 is an exploded perspective view of some components of FIG. 4 and shows the bus bar electrode 210 and the bus bar housing 220. FIG. 7 is an exploded perspective view of some components of FIG. 4 , showing the cell cover 110, the bus bar electrode 210, and the bus bar housing 220.
버스바 전극(210)은, 전기 전도성 재질로 구성되어 전극 리드(12)와 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 전극 리드(12)는 버스바 하우징(220)의 리드 슬롯(221)을 관통하여 버스바 하우징(220)의 외부에서 버스바 전극(210)과 접합될 수 있다. 버스바 전극(210)은, 구리나 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있다. 특히, 버스바 전극(210)은, 전극 리드(12)와 용접 등의 방식으로 접촉 상태가 유지되도록 구성될 수 있다. 버스바 프레임 어셈블리(200)의 버스바 전극(210)은, 전극 리드(12) 사이를 전기적으로 연결시켜, 복수 개의 배터리 셀(10) 간 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결되도록 할 수 있다. 또한, 버스바 프레임 어셈블리(200)는 버스바 전극(210)을 통해, BMS(Battery Management System)와 같은 제어 모듈과 연결되어, 전압 등의 센싱 정보가 전송되도록 구성될 수 있다. 버스바 전극(210) 중 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같은 단자 버스바(211)를 포함할 수 있다.The bus bar electrode 210 may be made of an electrically conductive material and may be configured to directly contact the electrode lead 12. The electrode lead 12 may pass through the lead slot 221 of the bus bar housing 220 and be bonded to the bus bar electrode 210 from the outside of the bus bar housing 220. The bus bar electrode 210 may be made of a material such as copper or aluminum. In particular, the bus bar electrode 210 may be configured to be maintained in contact with the electrode lead 12 by welding or the like. The bus bar electrode 210 of the bus bar frame assembly 200 electrically connects the electrode leads 12 to electrically connect the plurality of battery cells 10 in series and/or in parallel. Additionally, the bus bar frame assembly 200 may be connected to a control module such as a battery management system (BMS) through the bus bar electrode 210, and may be configured to transmit sensing information such as voltage. Among the bus bar electrodes 210, the terminal bus bar 211 as shown in FIGS. 1 and 8 may be included.
버스바 하우징(220)은, 플라스틱과 같은 전기 절연성 재질로 구성되어, 버스바 전극(210)을 지지하도록 구성될 수 있다. 특히, 도 5 및 도 6을 참조하면, 버스바 하우징(220)은, 전극 리드(12)가 관통될 수 있도록 리드 슬롯(221) 등이 형성될 수 있다. 버스바 하우징(220)의 리드 슬롯(221)에 전극 리드(12)가 관통되어, 전극 리드(12)와 버스바 전극(210)과 접합된다. The busbar housing 220 may be made of an electrically insulating material such as plastic and may be configured to support the busbar electrode 210. In particular, referring to FIGS. 5 and 6 , the bus bar housing 220 may have a lead slot 221 formed therethrough so that the electrode lead 12 may pass therethrough. The electrode lead 12 penetrates the lead slot 221 of the bus bar housing 220, and the electrode lead 12 and the bus bar electrode 210 are joined.
또한, 버스바 하우징(220)은, 셀 커버(110)와의 결합이 기밀하게 유지될 수 있도록, 셀 커버 슬롯(222)을 추가로 구비할 수 있다. 도 3의 셀 커버(110)의 개방단에 형성된 돌출부(110a)가 버스바 하우징(220)의 셀 커버 슬롯(222)에 끼움 결합될 수 있다. In addition, the bus bar housing 220 may be additionally provided with a cell cover slot 222 so that the coupling with the cell cover 110 can be maintained airtight. The protrusion 110a formed on the open end of the cell cover 110 of FIG. 3 may be fitted into the cell cover slot 222 of the bus bar housing 220.
버스바 하우징(220)의 버스바 전극(210)의 개수 및 리드 슬롯(221)의 개수는 본 발명에 도시된 바에 한정되지 않고, 배터리 셀(10)의 개수, 셀 커버(110)의 개수, 전극 리드(12)와 버스바 전극(210) 간의 접합 방식 등에 따라 다양하게 변형, 변경하여 적용할 수 있다. 또한, 버스바 하우징(220)의 셀 커버 슬롯(222)의 개수 및 배치도 본 발명에 도시된 바에 한정되지 않고, 배터리 셀(10)의 개수, 셀 커버(110)의 개수, 셀 커버(110)의 돌출부(110a)의 배치 등에 따라 다양하게 변형, 변경하여 적용할 수 있다. 복수 개의 셀 커버(110)에서 각각의 셀 커버(110) 돌출부(110a)의 배치도 도 7에 도시된 바에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 방식에 따라 다양하게 변형, 변경하여 적용할 수 있다.The number of bus bar electrodes 210 and the number of lead slots 221 of the bus bar housing 220 are not limited to those shown in the present invention, but include the number of battery cells 10, the number of cell covers 110, It can be applied by various modifications and changes depending on the bonding method between the electrode lead 12 and the bus bar electrode 210. In addition, the number and arrangement of the cell cover slots 222 of the bus bar housing 220 are not limited to those shown in the present invention, and the number of battery cells 10, the number of cell covers 110, and the cell cover 110 It can be applied by various modifications and changes depending on the arrangement of the protrusion 110a. The arrangement of the protrusions 110a of each cell cover 110 in the plurality of cell covers 110 is not limited to that shown in FIG. 7, and may be applied in various modifications and changes depending on the method in which the present invention is implemented.
차단 부재(230)에 관하여 도 4 및 추가적으로 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 도 8은 차단 부재(230)를 포함하는 전방의 버스바 프레임 어셈블리(200a)를 도시한다. 도 9는 도 8의 일부 구성요소의 분해 사시도이다. 도 10은 차단 부재(230)를 포함하는 버스바 프레임 어셈블리(200b)를 도시한다.The blocking member 230 will be described with reference to FIG. 4 and additionally FIGS. 8 to 10 . Figure 8 shows the front busbar frame assembly 200a including a blocking member 230. Figure 9 is an exploded perspective view of some components of Figure 8. Figure 10 shows a busbar frame assembly 200b including a blocking member 230.
우선, 차단 부재(230)는 버스바 하우징(220)보다 녹는점이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(230)는 금속 재질, 특히 SUS와 같은 스틸 재질로 구성될 수 있다. 또한, 차단 부재(230)는 제작성 및 조립성을 고려한 적절한 두께로서, 예를 들면, 0.05t 내지 0.5t의 두께 또는 예를 들면 0.3t의 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 고온의 벤팅 가스나 화염에도 차단 부재(230)가 용융 내지 붕괴되지 않고 그 형태가 안정적으로 유지될 수 있다.First, the blocking member 230 may be made of a material with a higher melting point than the bus bar housing 220. For example, the blocking member 230 may be made of a metal material, particularly a steel material such as SUS. Additionally, the blocking member 230 may have an appropriate thickness considering manufacturability and assembly, for example, a thickness of 0.05t to 0.5t or, for example, a thickness of 0.3t. In this case, the blocking member 230 does not melt or collapse even in high-temperature venting gas or flame and its shape can be stably maintained.
또한, 도 4를 참조하면, 차단 부재(230)는 버스바 하우징(220)의 일면에 위치할 수 있다. 특히, 차단 부재(230)는 버스바 하우징(220)의 외측면에 부착될 수 있다. 그리고, 차단 부재(230)는 화염 배출을 차단하도록 구성될 수 있다. 특히, 차단 부재(230)는 셀 커버(110)의 내측으로부터 배출된 벤팅 가스가, 전후 방향과 같은 수평 방향 내지 상부 방향으로 향하는 것을 방지할 수 있다.Additionally, referring to FIG. 4 , the blocking member 230 may be located on one surface of the bus bar housing 220. In particular, the blocking member 230 may be attached to the outer surface of the bus bar housing 220. And, the blocking member 230 may be configured to block flame discharge. In particular, the blocking member 230 can prevent venting gas discharged from the inside of the cell cover 110 from being directed horizontally or upwardly, such as in the front-to-back direction.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 차단 부재(230)는 절곡된 형상을 가지고, 본체(231) 및 연장부(232)를 포함한다. 차단 부재(230)의 단면은, 측면에서 바라볼 때, L자 형태로 형성된다고 할 수 있다. 본체(231) 및 연장부(232)는 일체로 형성된 것일 수도 있고, 각각 제조되어 결합된 것일 수도 있다. Referring to FIGS. 8 to 10 , the blocking member 230 has a bent shape and includes a main body 231 and an extension portion 232. The cross section of the blocking member 230 can be said to be formed in an L shape when viewed from the side. The main body 231 and the extension portion 232 may be formed as one piece, or may be manufactured separately and then combined.
본체(231)는 벤팅 가스(화염)의 주로 수평 방향으로의 벤팅을 차단한다. 연장부(232)는 벤팅 가스(화염)의 주로 수직 방향(도 4에서 상부 방향)으로의 벤팅을 차단한다. The main body 231 blocks venting of venting gas (flame) mainly in the horizontal direction. The extension 232 blocks venting of the venting gas (flame) primarily in the vertical direction (upward direction in FIG. 4).
본체(231)는 버스바 하우징(220)의 외측면에 부착된다. 연장부(232)는 본체(231)의 상단 또는 하단에서 셀 커버(110) 방향으로 절곡된 형태로 구성된다. 연장부(232)가 본체(231)의 상단에서 셀 커버(110) 방향으로 절곡된다. The main body 231 is attached to the outer surface of the bus bar housing 220. The extension portion 232 is bent in the direction of the cell cover 110 from the top or bottom of the main body 231. The extension portion 232 is bent from the top of the main body 231 toward the cell cover 110.
연장부(232)는 셀 커버(110)의 전후방 단부의 상부 측에 배치되되, 셀 커버(110) 위에 위치할 수 있다. 그에 따라, 배터리 셀(10)의 상면의 전후방 단부는, 셀 커버(110)와 연장부(232)에 의해 중첩 커버될 수 있다.The extension portion 232 is disposed on the upper side of the front and rear ends of the cell cover 110, and may be located on the cell cover 110. Accordingly, the front and rear ends of the upper surface of the battery cell 10 may be overlapped and covered by the cell cover 110 and the extension portion 232.
부연하면, 차단 부재(230)는 셀 커버(110)의 단부 위에 배치되어 셀 커버(110)와 결합된다. 그에 따라 셀 커버(110)의 전방 및 후방의 개방된 부분을 밀폐한다. To elaborate, the blocking member 230 is disposed on the end of the cell cover 110 and coupled to the cell cover 110. Accordingly, the open portions at the front and rear of the cell cover 110 are sealed.
셀 커버(110)의 전방 및 후방의 개방된 부분에 버스바 하우징(220)이 결합되는데(도 5 등 참조), 차단 부재(230)를 구비하지 않는 경우에는 버스바 하우징(220)의 슬롯(221, 222)이나, 버스바 하우징(220)과 셀 커버(110)의 전방 및 후방의 결합 부분의 틈 사이로 벤팅 가스가 새어 나올 수 있다. The bus bar housing 220 is coupled to the open portions of the front and rear of the cell cover 110 (see FIG. 5, etc.), and if the blocking member 230 is not provided, the slot of the bus bar housing 220 ( 221, 222), or venting gas may leak through gaps between the front and rear coupling portions of the bus bar housing 220 and the cell cover 110.
그러나, 본 발명에 따르면, 버스바 하우징(220)의 외부면 및 셀 커버(110)의 단부 위를 차단 부재(230)로 커버함으로써, 셀 커버(110)와 및 차단 부재(230)의 연장부(232)가 중첩됨으로써, 벤팅 가스가 셀 커버(110)와 버스바 프레임 어셈블리(200) 사이의 틈으로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 이러한 벤팅 가스가 배터리 팩의 의도하지 않은 방향(도 4의 전후방이나 상방)으로 새어나오는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 도 12에서 후술하는 바와 같이 디렉셔널 벤팅(directional venting)을 달성할 수 있다.However, according to the present invention, by covering the outer surface of the bus bar housing 220 and the end of the cell cover 110 with the blocking member 230, the cell cover 110 and the extension portion of the blocking member 230 By overlapping (232), venting gas can be prevented from being discharged through the gap between the cell cover 110 and the bus bar frame assembly 200. In addition, this venting gas can be prevented from leaking in an unintended direction (forward, backward or upward in FIG. 4) of the battery pack. Accordingly, directional venting can be achieved as described later in FIG. 12.
한편, 차단 부재(230)는 본체(231)와 연장부(232)가 하나의 플레이트가 절곡되어 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 SUS 플레이트의 일부가 절곡되고, 절곡된 부분을 중심으로 본체(231)와 연장부(232)가 구분될 수 있다. 또는, 본체(231)와 연장부(232)가 하나로 결합되어 형성될 수도 있다.Meanwhile, the blocking member 230 may be integrally formed by bending the main body 231 and the extension portion 232 as one plate. For example, a portion of one SUS plate may be bent, and the main body 231 and the extension portion 232 may be divided around the bent portion. Alternatively, the main body 231 and the extension portion 232 may be combined into one.
또한, 차단 부재(230)는 하나의 버스바 프레임 어셈블리(200)에서 하나 또는 다수 포함될 수 있다. 예를 들어, 다수의 단위 차단 부재(230)가 버스바 하우징(220)의 외측에서 좌우 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 또는, 하나의 차단 부재(230)가 버스바 하우징(220)의 외측에서 전체 표면을 커버하도록 구성될 수도 있다.Additionally, one or more blocking members 230 may be included in one bus bar frame assembly 200. For example, a plurality of unit blocking members 230 may be arranged side by side in the left and right directions on the outside of the bus bar housing 220. Alternatively, one blocking member 230 may be configured to cover the entire surface on the outside of the bus bar housing 220.
차단 부재(230)는 본체(231)에 결합 홀(231a)을 포함한다. 도 4 및 도 5에서 상술한 바와 같이 버스바 하우징(220)의 외부면에서 전극 리드(12)를 버스바 전극(210)에 접합한 다음, 도 9의 차단 부재(230)를 버스바 하우징(220)의 외부면에 장착하여, 결합 홀(231a)을 통해 버스바 전극(210), 버스바 하우징(220), 및 차단 부재(230)를 한꺼번에 결합할 수 있다. 이 때, 볼트 결합 등의 방식으로 버스바 전극(210), 버스바 하우징(220), 및 차단 부재(230)를 결합할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 방식의 결합이 가능하다.The blocking member 230 includes a coupling hole 231a in the main body 231. As described above in FIGS. 4 and 5, the electrode lead 12 is joined to the bus bar electrode 210 on the outer surface of the bus bar housing 220, and then the blocking member 230 of FIG. 9 is attached to the bus bar housing ( By mounting on the outer surface of 220, the bus bar electrode 210, bus bar housing 220, and blocking member 230 can be coupled together through the coupling hole 231a. At this time, the bus bar electrode 210, the bus bar housing 220, and the blocking member 230 can be coupled by a method such as bolt coupling, but the present invention is not limited to this and various methods of coupling are possible. .
또한, 차단 부재(230)는 연장부(232)에 단자 버스바(211)가 관통할 수 있는 단자 버스바 관통부(232a)를 추가로 포함할 수 있다. 차단 부재(230)가 버스바 하우징(220)의 외부면을 커버하더라도, 단자 버스바(211)는 차단 부재(230) 외부로 돌출된다. 그에 따라, 셀 모듈 어셈블리(100)는 차단 부재(230) 외부로 돌출된 단자 버스바(211)를 통하여 BMS 등에 전기적으로 연결될 수 있다. 단자 버스바 관통부(232a)는 양극과 음극 총 2개로 형성될 수 있다. In addition, the blocking member 230 may further include a terminal bus bar penetration portion 232a in the extension portion 232 through which the terminal bus bar 211 can penetrate. Even though the blocking member 230 covers the outer surface of the bus bar housing 220, the terminal bus bar 211 protrudes out of the blocking member 230. Accordingly, the cell module assembly 100 can be electrically connected to the BMS, etc. through the terminal bus bar 211 protruding outside the blocking member 230. The terminal bus bar penetration portion 232a may be formed of a total of two anodes and cathodes.
단자 버스바(211)가 통과할 수 있는 단자 버스바 관통부(232a)의 형상, 구조, 배치에 관하여는 본 발명에 도시된 바에 한정되지 않고 다양한 변형, 변경이 가능하다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 전방의 버스바 프레임 어셈블리(200a)에 단자 버스바 관통부(232a)가 구비될 수도 있지만, 경우에 따라서는 후방의 버스바 프레임 어셈블리(200b)에 구비될 수도 있고, 또한 경우에 따라서는 전방의 버스바 프레임 어셈블리(200a) 및 후방의 버스바 프레임 어셈블리(200b)에 각각 하나씩 구비될 수도 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.The shape, structure, and arrangement of the terminal bus bar penetrating portion 232a through which the terminal bus bar 211 can pass are not limited to those shown in the present invention, and various modifications and changes are possible. In addition, as shown in FIG. 8, the terminal bus bar penetrating portion 232a may be provided in the front bus bar frame assembly 200a, but in some cases, it may be provided in the rear bus bar frame assembly 200b. Also, in some cases, various modifications and changes are possible, such as one each being provided in the front bus bar frame assembly 200a and the rear bus bar frame assembly 200b.
또한, 차단 부재(230)는 연장부(232)의 끝단에 실링 부재(233)를 추가로 포함할 수 있다. 연장부(232)의 끝단과 셀 커버(110) 사이의 틈으로도 벤팅 가스가 새어나오는 것을 방지할 수 있다. 실링 부재(233)는 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구비되어, 차단 부재(230)의 연장부(232)의 끝단의 상부 및 하부에 각각 구비될 수 있다. 그러나, 한 개의 실링 부재(233)가 연장부(232)의 끝단의 상부 및 하부 중 어느 하나에만 구비될 수 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.Additionally, the blocking member 230 may additionally include a sealing member 233 at the end of the extension portion 232. Venting gas can be prevented from leaking through a gap between the end of the extension portion 232 and the cell cover 110. For example, the sealing member 233 may be provided as a pair as shown in FIG. 9 and may be provided at the upper and lower ends of the extension portion 232 of the blocking member 230, respectively. However, various modifications and changes are possible, such as one sealing member 233 being provided only at either the upper or lower end of the extension portion 232.
또한, 예를 들어, 차단 부재(230)는 복수 개의 서브 차단 부재(2301, 2302, …, 230n)로 이루어질 수도 있다. 복수 개의 서브 차단 부재(2301, 2302, …, 230n) 각각의 사이에 틈이 형성되어, 상술한 셀 커버(110)의 돌출부(110a)가 결합될 수도 있다. 도 8의 전방의 버스바 프레임 어셈블리(200a)의 서브 차단 부재의 개수와 도 10의 후방의 버스바 프레임 어셈블리(200b)의 서브 차단 부재의 개수가 상이하게 도시되었지만, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 다양한 변형, 변경이 가능하다. 즉, 셀 모듈 어셈블리(100)를 구성하는 셀 커버(110)의 전방 및 후방 각각의 돌출부(110a)의 형상 및 버스바 프레임 어셈블리(200)의 전방 및 후방 각각의 버스바 하우징(220)의 형상에 따라 다양하게 변형, 변경하여 적용할 수 있다.Additionally, for example, the blocking member 230 may be composed of a plurality of sub-blocking members 230 1 , 230 2 , ..., 230 n . A gap is formed between each of the plurality of sub-blocking members 230 1 , 230 2 , ..., 230 n , so that the protrusion 110a of the cell cover 110 described above can be coupled. Although the number of sub-blocking members of the front bus bar frame assembly 200a in FIG. 8 and the number of sub-blocking members of the rear bus bar frame assembly 200b in FIG. 10 are shown differently, the present invention is limited to what is shown. However, various modifications and changes are possible. That is, the shape of the front and rear protrusions 110a of the cell cover 110 constituting the cell module assembly 100 and the shape of the front and rear bus bar housing 220 of the bus bar frame assembly 200, respectively. It can be modified, changed and applied in various ways.
또한, 본 발명은 도시된 바와 같이 반드시 복수 개의 서브 차단 부재(2301, 2302, …, 230n)로 이루어져야 하는 것은 아니고, 한 개의 차단 부재(230)가 일체로 형성되어 셀 커버(110)의 돌출부(110a)까지 커버하는 것일 수도 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.In addition, the present invention does not necessarily have to consist of a plurality of sub-blocking members 230 1 , 230 2 , ..., 230 n , as shown, but one blocking member 230 is formed integrally with the cell cover 110. Various modifications and changes are possible, such as covering even the protrusion 110a.
도 10은 도 1의 배터리 팩의 후방의 버스바 프레임 어셈블리(200b)를 도시하고, 각 구성요소에 대한 설명은 도 8의 배터리 팩의 전방의 버스바 프레임 어셈블리(200a)의 각 구성요소에 대한 설명과 중복이므로, 상술한 바를 참조한다.FIG. 10 shows the bus bar frame assembly 200b at the rear of the battery pack of FIG. 1, and a description of each component is provided for each component of the bus bar frame assembly 200a at the front of the battery pack of FIG. 8. Since it is redundant with the explanation, please refer to the above.
도 11은 본 발명의 다른 실시예로서, 도 8의 차단 부재(230)를 변형한 실시예의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 12의 차단 부재(230)는 본체(231)의 양 측단에서 셀 커버(110) 방향으로 절곡된 연장부(234)를 추가로 포함한다. 연장부(234)는, 셀 커버(110)의 전후방 단부의 양측면에 위치할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀(10)의 양측면의 전후방 단부는, 셀 커버(110)와 연장부(234)에 의해 중첩 커버될 수 있다. 연장부(233)는 한 쌍으로 구비될 수 있다.FIG. 11 is a perspective view schematically showing some configurations of another embodiment of the present invention in which the blocking member 230 of FIG. 8 is modified. The blocking member 230 of FIG. 12 further includes extension portions 234 bent in the direction of the cell cover 110 at both ends of the main body 231. The extension portion 234 may be located on both sides of the front and rear ends of the cell cover 110. In this case, the front and rear ends of both sides of the battery cell 10 may be overlapped and covered by the cell cover 110 and the extension portion 234. The extension portion 233 may be provided as a pair.
셀 커버(110)와 및 차단 부재(230)의 연장부(232) 및 연장부(234)가 중첩됨으로써, 벤팅 가스가 셀 커버(110)와 버스바 프레임 어셈블리(200) 사이의 틈으로 배출되는 것을 방지할 수 있다.As the extension portions 232 and 234 of the cell cover 110 and the blocking member 230 overlap, venting gas is discharged through the gap between the cell cover 110 and the busbar frame assembly 200. can be prevented.
도 11의 차단 부재(230)에 관한 그 밖의 설명은 도 1 내지 도 10에서 상술한 연장부(232)에 관한 설명을 참조한다. 또한, 도 10의 후방의 버스바 프레임 어셈블리(200b)도 동일한 방식으로 본체(231)의 양 측단에서 셀 커버(110) 방향으로 절곡된 연장부(234)를 추가로 포함할 수 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.For further description of the blocking member 230 of FIG. 11, refer to the description of the extension portion 232 described above with reference to FIGS. 1 to 10. In addition, the rear bus bar frame assembly 200b of FIG. 10 may additionally include extension portions 234 bent in the direction of the cell cover 110 at both ends of the main body 231 in the same manner, and may be modified in various ways. , change is possible.
이하, 도 12 및 도 13를 참조하여, 본 발명의 배터리 팩의 디렉셔널 벤팅(directional venting)에 관하여 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 12 and 13, directional venting of the battery pack of the present invention will be described.
벤팅 가스는 셀 커버(110)의 개방된 면 중에서, 차단 부재(230)에 의하여 막히지 않은 면으로 배출된다. 예를 들어, 셀 커버(110)와 버스바 프레임 어셈블리(200)에서는, 팩 내부의 벤팅 가스가 하부 방향으로 배출되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 셀 커버(110)는 n-fin 형태로서 내부에 수용된 배터리 셀(10)의 상부 및 좌우측을 밀폐시키고, 전후방 및 하부가 개방된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 셀 커버(110)의 전후방은, 버스바 프레임 어셈블리(200)에 의해 커버 내지 밀폐될 수 있다. 따라서, 셀 커버(110)와 버스바 프레임 어셈블리(200)에 의해 형성된 내부의 수용 공간은, 하부 방향으로만 개방될 수 있다. 따라서, 내부 공간에 수용된 배터리 셀(10)로부터 벤팅 가스 및 화염 등이 발생한 경우, 가스나 화염 등은 하부 방향으로만 배출될 수 있다. 이 경우, 벤팅 가스 등의 배출 방향이 하부 방향으로 형성되는 디렉셔널 벤팅(directional venting) 구조가 달성될 수 있다. 특히, 벤팅 가스 배출 시, 활물질 입자 등 스파크가 포함될 수 있는데, 실시 구성에 의하면, 벤팅 경로가 절곡되게 형성되어, 활물질 입자나 화염 등의 외부 배출이 억제될 수 있다.Venting gas is discharged from the open side of the cell cover 110 to the side that is not blocked by the blocking member 230. For example, the cell cover 110 and the bus bar frame assembly 200 may be configured to discharge venting gas inside the pack downward. For example, the cell cover 110 may be in the form of an n-fin, sealing the top and left and right sides of the battery cell 10 accommodated therein, and opening the front, rear, and bottom. At this time, the front and rear sides of the cell cover 110 may be covered or sealed by the bus bar frame assembly 200. Accordingly, the internal accommodation space formed by the cell cover 110 and the bus bar frame assembly 200 can be opened only in the downward direction. Accordingly, when venting gas or flame occurs from the battery cell 10 accommodated in the internal space, the gas or flame can be discharged only in a downward direction. In this case, a directional venting structure in which the venting gas, etc. is discharged in a downward direction can be achieved. In particular, when venting gas is discharged, sparks such as active material particles may be included. According to the implementation configuration, the venting path is formed to be bent, so that external discharge of active material particles or flames can be suppressed.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 도 12에 도시된 바와 같이, 내부 공간이 형성된 팩 케이스(300)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 팩 케이스(300)의 내부 공간에는, 복수의 배터리 셀들(10) 및 셀 커버(110)를 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100) 및 버스바 프레임 어셈블리(200) 등이 수납될 수 있다. 또한, 팩 케이스(300)는 예를 들어, 하부 케이스(310) 및 상부 케이스(320)를 포함할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 내부에 셀 모듈 어셈블리(100)를 수납할 수 있는 형태이면 다양하게 변형, 변경하여 구현이 가능하다.Additionally, the battery pack according to the present invention may further include a pack case 300 having an internal space, as shown in FIG. 12 . Here, the cell module assembly 100 and the bus bar frame assembly 200 including a plurality of battery cells 10 and the cell cover 110 may be accommodated in the internal space of the pack case 300. In addition, the pack case 300 may include, for example, a lower case 310 and an upper case 320, but the present invention is not limited thereto and can accommodate the cell module assembly 100 therein. If it is in any form, it can be implemented through various modifications and changes.
특히, 팩 케이스(300)는, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 바닥부에 셀 커버(110) 내부의 벤팅 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 벤팅홀(330)이 형성될 수 있다. 도 13는 도 12의 팩 케이스(300)의 벤팅홀(330)이 배치된 부분(점선)의 확대도이다. 여기서, 팩 케이스(300)의 벤팅홀(330)은, 셀 커버(110)의 내부 공간과 연통 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 팩 케이스(300)의 바닥부에는 셀 커버(110)와 복수의 배터리 셀(10)을 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100)가 안착되는데, 배터리 셀(10)로부터 배출된 벤팅 가스는, 셀 커버(110)와 버스바 프레임 어셈블리(200)에 의해 상부 및 수평 방향으로의 배출이 차단되고, 화살표로 표시된 바와 같이, 팩 케이스(300)의 벤팅홀(330)을 통해 하부 방향으로만 배출될 수 있다. 이와 같은 실시 구성의 경우, 셀 커버(110), 버스바 프레임 어셈블리(200) 및 팩 케이스(300)를 통해, 하부 방향으로의 디렉셔널 벤팅 구조가 달성될 수 있다.In particular, as shown in FIGS. 12 and 13, the pack case 300 may have at least one venting hole 330 formed at the bottom for discharging venting gas inside the cell cover 110. FIG. 13 is an enlarged view of the portion (dotted line) of the pack case 300 of FIG. 12 where the venting hole 330 is disposed. Here, the venting hole 330 of the pack case 300 may be configured to communicate with the internal space of the cell cover 110. That is, the cell module assembly 100 including the cell cover 110 and a plurality of battery cells 10 is seated on the bottom of the pack case 300, and the venting gas discharged from the battery cell 10 is Discharge in the upper and horizontal directions is blocked by the cover 110 and the bus bar frame assembly 200, and as indicated by the arrow, discharge can only be discharged in the lower direction through the venting hole 330 of the pack case 300. You can. In the case of this implementation configuration, a directional venting structure in the downward direction can be achieved through the cell cover 110, the bus bar frame assembly 200, and the pack case 300.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 셀들(10)의 충방전을 제어하도록 구성된 제어 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이러한 제어 모듈은 BMS(Battery Management System)를 포함할 수 있으며, 배터리 셀(10) 및 셀 커버(110)와 함께, 팩 케이스(300)의 내부에 수납될 수 있다.Additionally, the battery pack according to the present invention may further include a control module (not shown) configured to control charging and discharging of the battery cells 10. This control module may include a battery management system (BMS) and may be stored inside the pack case 300 along with the battery cell 10 and the cell cover 110.
한편, 배터리 팩에는, 하나 이상의 배터리 모듈이 수납될 수 있다. 도 14 및 도 15를 참조하여 배터리 모듈에 관하여 설명한다. 이 때, 앞서 설명된 여러 실시예들에 설명된 구성들, 특히 배터리 셀(10) 및 셀 커버(110)를 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100) 및 버스바 프레임 어셈블리(200) 등에 대한 내용들은 배터리 모듈에 적용될 수도 있으므로, 중복되는 내용은 설명을 생략하고 도 1 내지 도 13에서 상술한 바를 참조한다. Meanwhile, one or more battery modules may be stored in the battery pack. The battery module will be described with reference to FIGS. 14 and 15. At this time, the configurations described in the various embodiments described above, particularly the cell module assembly 100 and the bus bar frame assembly 200 including the battery cell 10 and the cell cover 110, are related to the battery. Since it may be applied to the module, overlapping description will be omitted and reference will be made to what is described above with reference to FIGS. 1 to 13.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서의 디렉셔녈 벤팅을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 하부면을 나타내는 도면이다.Figure 14 is a diagram schematically showing direction venting in a battery module according to an embodiment of the present invention. Additionally, Figure 15 is a diagram showing the lower surface of a battery module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈은 팩 케이스(300)의 내부 공간에 하나 이상 수납되는 배터리 모듈로서, 각각 전극 리드(12)를 구비하는 복수의 배터리 셀들(10)과 복수의 배터리 셀들(10) 중 적어도 일부 배터리 셀(10)을 적어도 부분적으로 감싸도록 마련된 셀 커버(110)를 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100); 전극 리드(12)와 전기적으로 연결되며 셀 모듈 어셈블리(100)의 적어도 일측(예를 들면, 전극 리드(12)가 마련된 일측 또는 마주보는 양측)으로서, 셀 커버(110)의 개방된 면에 결합되어 특정 방향으로의 화염 배출을 차단하도록 구성된 버스바 프레임 어셈블리(200); 및 복수의 배터리 셀들(10) 및 셀 커버(110)를 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100)를 내부 공간에 수용하는 모듈 케이스(400)를 포함할 수 있다.A battery module according to another aspect of the present invention is one or more battery modules stored in the internal space of the pack case 300, and includes a plurality of battery cells 10 each having an electrode lead 12 and a plurality of battery cells 10 ) a cell module assembly 100 including a cell cover 110 provided to at least partially surround at least some of the battery cells 10; It is electrically connected to the electrode lead 12 and is connected to at least one side of the cell module assembly 100 (for example, one side or opposite sides where the electrode lead 12 is provided) and coupled to the open side of the cell cover 110. a busbar frame assembly 200 configured to block flame discharge in a specific direction; And it may include a module case 400 that accommodates a cell module assembly 100 including a plurality of battery cells 10 and a cell cover 110 in an internal space.
모듈 케이스(400)는, 적어도 일부분이 개방된 형태로 구성되며, 버스바 프레임 어셈블리(200)는 모듈 케이스(400)의 개방부에 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(400)는, 내부 공간을 중심으로 상부, 하부, 좌측 및 우측이 폐쇄되고 전후방이 개방된 모노프레임 형태로 구성될 수 있다. 이때, 버스바 프레임 어셈블리(200)는 이러한 모듈 케이스(400)의 전후방 개방부에 결합될 수 있다.The module case 400 is configured to be at least partially open, and the busbar frame assembly 200 may be configured to be coupled to the open portion of the module case 400. For example, the module case 400 may be configured in the form of a monoframe with the top, bottom, left, and right sides closed and the front and rear sides open around the internal space. At this time, the bus bar frame assembly 200 may be coupled to the front and rear openings of the module case 400.
또한, 모듈 케이스(400)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 바닥부에 셀 커버(110) 내부의 벤팅 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 벤팅홀(410)이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 모듈 케이스(400)의 벤팅홀(410)은, 모듈 케이스(400)의 내부에 수납된 셀 커버(110)의 수납 공간과 연통되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 실시 구성에서는, 셀 커버(110)의 내부에 수납된 배터리 셀(10)로부터 벤팅 가스 등이 발생하는 경우, 발생된 벤팅 가스는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상부나 전후방 측으로 배출되지 않고, 하부 측으로 배출될 수 있다.Additionally, as shown in FIG. 15, the module case 400 may have at least one venting hole 410 formed at the bottom for discharging venting gas inside the cell cover 110. Additionally, the venting hole 410 of the module case 400 may be configured to communicate with the storage space of the cell cover 110 stored inside the module case 400. In this implementation configuration, when venting gas or the like is generated from the battery cell 10 stored inside the cell cover 110, the generated venting gas is not discharged to the top or the front and rear sides, as shown in FIG. 15. Instead, it can be discharged to the lower side.
이 밖에, 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀들(10) 및 셀 커버(110)를 포함하는 셀 모듈 어셈블리(100) 및 버스바 프레임 어셈블리(200)의 경우, 앞선 배터리 팩에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the case of the cell module assembly 100 and the busbar frame assembly 200 including a plurality of battery cells 10 and the cell cover 110 included in the battery module, the description of the preceding battery pack is the same or Since it can be applied similarly, detailed description thereof is omitted.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 또는 배터리 모듈을 포함할 수 있다.Meanwhile, a vehicle according to another aspect of the present invention may include a battery pack or battery module according to the present invention.
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.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below 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.
10: 배터리 셀
12: 전극 리드
100: 셀 모듈 어셈블리
110: 셀 커버
111: 제1 커버부
112: 제2 커버부
113: 개방부
120: 써멀 배리어
130: 절연 패드
140: 히팅 패드
150: 수지층
200: 버스바 프레임 어셈블리
210: 버스바 전극
220: 버스바 하우징
230: 차단 부재
231: 본체
232: 연장부
233: 실링 부재
234: 연장부
300: 팩 케이스
310: 하부 케이스
320: 상부 케이스
330: 벤팅홀
400: 모듈 케이스
410: 벤팅홀10: battery cell
12: Electrode lead
100: Cell module assembly
110: cell cover
111: first cover part
112: second cover part
113: opening
120: Thermal barrier
130: insulation pad
140: Heating pad
150: Resin layer
200: Busbar frame assembly
210: Busbar electrode
220: Busbar housing
230: blocking member
231: body
232: extension part
233: No sealing member
234: extension part
300: pack case
310: lower case
320: upper case
330: venting hole
400: module case
410: venting hole
Claims (13)
내부 공간에 상기 배터리 셀들을 수용하는 팩 케이스;
상기 팩 케이스의 내부 공간에서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸는 셀 커버; 및
상기 셀 커버의 적어도 개방된 일측에 배치된 버스바 프레임 어셈블리를 포함하고,
상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 배터리 셀들로부터의 벤팅 가스의 배출을 차단하는 차단 부재를 포함하는, 배터리 팩.A plurality of battery cells stacked in one direction;
a pack case accommodating the battery cells in an internal space;
a cell cover that at least partially surrounds at least some of the plurality of battery cells in the internal space of the pack case; and
Comprising a bus bar frame assembly disposed on at least one open side of the cell cover,
The bus bar frame assembly includes a blocking member that blocks discharge of venting gas from the battery cells.
상기 벤팅 가스는, 상기 셀 커버의 개방된 면 중에서, 상기 차단 부재에 의하여 막히지 않은 면으로 배출되는, 배터리 팩.According to paragraph 1,
The venting gas is discharged from the open side of the cell cover to a side that is not blocked by the blocking member.
상기 차단 부재는 절곡된 형상을 가지고, 상기 셀 커버의 상기 적어도 개방된 일측에 배치된 본체 및 상기 셀 커버의 단부를 커버하는 연장부를 포함하는, 배터리 팩.According to paragraph 1,
The blocking member has a bent shape and includes a main body disposed on at least the open side of the cell cover and an extension portion covering an end of the cell cover.
상기 셀 커버와 및 상기 차단 부재의 상기 연장부가 중첩됨으로써, 상기 벤팅 가스가 상기 셀 커버와 상기 버스바 프레임 어셈블리 사이의 틈으로 배출되는 것을 방지하는, 배터리 팩.According to paragraph 3,
A battery pack that prevents the venting gas from being discharged through a gap between the cell cover and the bus bar frame assembly by overlapping the cell cover and the extension portion of the blocking member.
상기 버스바 프레임 어셈블리는, 상기 배터리 셀의 전극 리드와 전기적으로 결합되는 버스바 전극 및 상기 버스바 전극을 지지하는 버스바 하우징을 더 포함하고,
상기 차단 부재는 상기 버스바 하우징의 외부면에 장착되는, 배터리 팩.According to paragraph 1,
The bus bar frame assembly further includes a bus bar electrode electrically coupled to an electrode lead of the battery cell and a bus bar housing supporting the bus bar electrode,
The blocking member is mounted on the outer surface of the bus bar housing.
상기 셀 커버는 상기 적어도 일부의 배터리 셀의 마주보는 양 측면을 커버하는 한 쌍의 제1 커버부 및 상기 한 쌍의 제1 커버부 간을 연결하고 상기 적어도 일부의 배터리 셀의 상면 및 하면 중 어느 하나를 커버하는 제2 커버부를 포함하는, 배터리 팩.According to paragraph 1,
The cell cover connects a pair of first cover parts that cover both opposing sides of the at least some of the battery cells and the pair of first cover parts, and connects one of the top and bottom surfaces of the at least some of the battery cells. A battery pack comprising a second cover portion covering one.
상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 배터리 셀의 전면 및 후면 중 적어도 어느 하나에 배치되고,
상기 차단 부재는 상기 배터리 셀의 전면 및 후면 중 상기 적어도 어느 하나에 배치되는 본체 및 상기 셀 커버의 상기 제2 커버부의 단부를 커버하는 연장부를 포함하는, 배터리 팩.According to clause 6,
The bus bar frame assembly is disposed on at least one of the front and rear of the battery cell,
The blocking member includes a main body disposed on at least one of the front and back sides of the battery cell and an extension portion covering an end of the second cover portion of the cell cover.
상기 차단 부재는 상기 셀 커버의 상기 제1 커버부의 단부를 커버하는 연장부를 더 포함하는, 배터리 팩.In clause 7,
The blocking member further includes an extension portion covering an end of the first cover portion of the cell cover.
상기 팩 케이스는 상기 벤팅 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 벤팅홀을 포함하고,
상기 벤팅홀은 상기 팩 케이스의 상면 및 하면 중 상기 셀 커버가 개방된 면 쪽에 구비되는, 배터리 팩.According to clause 5,
The pack case includes at least one venting hole for discharging the venting gas,
The battery pack, wherein the venting hole is provided on a side of the upper and lower surfaces of the pack case where the cell cover is opened.
상기 셀 커버 및 상기 셀 커버에 수용된 배터리 셀의 그룹은 복수 개로 이루어져 상기 팩 케이스의 내부 공간에 장착되고,
상기 복수 개의 셀 커버의 적어도 개방된 일측에 각각 하나의 버스바 프레임 어셈블리가 배치되는, 배터리 팩.According to paragraph 1,
The cell cover and the group of battery cells accommodated in the cell cover are made up of a plurality and are mounted in the inner space of the pack case,
A battery pack in which one bus bar frame assembly is disposed on at least one open side of the plurality of cell covers.
상기 차단 부재의 단면은, 측면에서 바라볼 때, L자로 형성된, 배터리 팩.According to paragraph 1,
A battery pack in which a cross section of the blocking member is formed in an L shape when viewed from the side.
상기 셀 커버의 단면은, 전방에서 바라볼 때, n자 또는 u자로 형성된, 배터리 팩.According to paragraph 1,
A cross section of the cell cover is formed in an n- or u-shape when viewed from the front.
내부 공간에 상기 배터리 셀들을 수용하는 모듈 케이스;
상기 팩 케이스의 내부 공간에서, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 감싸는 셀 커버; 및
상기 셀 커버의 적어도 개방된 일측에 배치된 버스바 프레임 어셈블리를 포함하고,
상기 버스바 프레임 어셈블리는 상기 배터리 셀들로부터의 벤팅 가스의 배출을 차단하는 차단 부재를 포함하는, 배터리 모듈.
A plurality of battery cells stacked in one direction;
a module case accommodating the battery cells in an internal space;
a cell cover that at least partially surrounds at least some of the plurality of battery cells in the internal space of the pack case; and
Comprising a bus bar frame assembly disposed on at least one open side of the cell cover,
The bus bar frame assembly includes a blocking member that blocks discharge of venting gas from the battery cells.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2023/010184 WO2024019451A1 (en) | 2022-07-20 | 2023-07-17 | Battery pack and battery module |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20220089575 | 2022-07-20 | ||
| KR1020220089575 | 2022-07-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240012322A true KR20240012322A (en) | 2024-01-29 |
Family
ID=89717053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230091932A KR20240012322A (en) | 2022-07-20 | 2023-07-14 | Battery pack and battery module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240012322A (en) |
-
2023
- 2023-07-14 KR KR1020230091932A patent/KR20240012322A/en unknown
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