KR20240016076A - 안전성이 향상된 배터리 모듈 - Google Patents

안전성이 향상된 배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20240016076A
KR20240016076A KR1020220094134A KR20220094134A KR20240016076A KR 20240016076 A KR20240016076 A KR 20240016076A KR 1020220094134 A KR1020220094134 A KR 1020220094134A KR 20220094134 A KR20220094134 A KR 20220094134A KR 20240016076 A KR20240016076 A KR 20240016076A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
window
battery module
battery
module
present
Prior art date
Application number
KR1020220094134A
Other languages
English (en)
Inventor
이선정
신주환
오상승
이재현
이형석
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220094134A priority Critical patent/KR20240016076A/ko
Publication of KR20240016076A publication Critical patent/KR20240016076A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/375—Vent means sensitive to or responsive to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 내부 상황을 효과적으로 모니터링할 수 있으며 소화용 카트리지를 통하여 안전성을 향상시킨 배터리 모듈 등을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 내부공간을 형성하는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 내부공간에 수용되며, 적어도 일 방향으로 배열되는 복수 개 배터리 셀; 및 상기 모듈 케이스에 형성된 개구부와 대응되는 위치에 구비되며, 상기 내부공간의 확인이 가능하도록 투명 또는 반투명 재질의 윈도우를 가지는 윈도우유닛을 포함한다.

Description

안전성이 향상된 배터리 모듈{BATTERY MODULE WITH IMPROVED SAFETY}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 내부 확인을 위한 윈도우와 소화용 카트리지를 이용하여 안전성을 향상시킨 배터리 모듈 등에 관한 것이다.
전기를 구동원으로 사용하는 노트북, 비디오 카메라, 모바일 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증가하고, 이동형 로봇, 전기 자전거, 전동 카트, 전기 자동차 등이 보편적으로 상용화됨에 따라 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮은 장점을 가짐은 물론, 에너지 밀도가 높고 작동 전압이 높은 특성을 가지고 있어 다른 종류의 이차전지에 비해 더욱 집중적으로 연구됨은 물론, 실제 제품에도 더욱 확장적으로 적용되고 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(ESS, Energy Storage System)와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다.
이 경우, 전기적으로 연결된 이차전지 다수가 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 배터리 모듈이 주로 적용되고 있으며, 나아가 고전력이나 대용량이 요구되는 경우 이러한 배터리 모듈 다수 개가 전기적으로 연결된 배터리 팩이 적용되기도 한다.
이와 같은 장점을 가지는 이차전지는 다양한 형태로 그 사용이 더욱 확대되고 있기는 하나, 이차전지의 거동 특성상, 스웰링(swelling), 돌입전류(rush current) 인가, 주울열(joule heating)에 의한 과열 현상 또는 전해액의 분해 반응에 의한 열폭주 현상(thermal runaway) 등이 발생할 수 있다.
또한, 이차전지 간의 쇼트 또는 과도한 온도 상승 등과 같은 이벤트가 일어나는 경우 다량의 벤팅 가스가 발생할 수 있으며, 심화되는 경우 화염은 물론, 전극 활물질과 알루미늄 입자 등이 포함되는 고온의 파티클(particle)이 함께 유출될 수 있어 배터리 모듈에 대한 안전성 확보는 더욱 중요하다고 할 수 있다.
배터리 모듈이나 배터리 팩은 다수의 이차전지(배터리 셀) 또는 다수의 배터리 모듈이 공간 집약적으로 밀집되므로 열적 이벤트에 더욱 취약할 수 있다. 특히, 배터리 모듈 내부에서 열폭주(thermal runaway) 등이 발생하는 경우, 고온의 가스(gas), 화염(flame), 열(heat) 등이 발생하게 되고 이들이 신속히 제어되지 못하면 열 전이(thermal propagation) 등에 의하여 해당 배터리 모듈은 물론, 인접한 배터리 모듈로 연쇄적인 화재나 폭발 등이 야기될 수 있다.
사용자가 탑승하는 전기자동차와 같은 이동수단(vehicle)에 적용되는 중대형 배터리 팩의 경우, 출력 및 용량 증대를 위해 많은 수의 배터리 셀과 배터리 모듈이 더욱 집약적으로 탑재되므로 대형 화재 등이 유발될 수 있음은 물론, 인적 피해까지 발생될 수 있으므로 배터리 모듈 등에서 발생될 수 있는 열적 이벤트가 초기 단계에서부터 더욱 강인하게 억제 및 제어될 필요성이 크다고 할 수 있다.
또한, 종래 배터리 모듈의 경우, 모듈 케이스를 분해하거나 해체하지 않는 한 내부의 상태나 상황을 파악하기 어려운 구조로 이루어져 있어, 화재, 손상, 열적 이벤트 등의 전조나 징후 등을 선제적으로 확인하기가 쉽지 않고 나아가 열적 이벤트의 초기 단계에서 적절하고 신속한 대처가 이루어지기 어렵게 되므로 피해가 대형화되는 등 배터리의 모듈의 안전성을 약화 내지 취약하게 하는 또 다른 구조적 문제점이 될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상술된 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 모듈의 내부공간에 수용되는 배터리 셀은 물론, 전기적 연결 구조 등을 외부에서 쉽게 모니터링할 수 있는 구조 및 소화용 카트리지에 대한 구성 등을 통하여 안전성을 더욱 향상시킨 배터리 모듈 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 내부공간을 형성하는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 내부공간에 수용되며, 적어도 일 방향으로 배열되는 복수 개 배터리 셀; 및 상기 모듈 케이스에 형성된 개구부와 대응되는 위치에 구비되며, 상기 내부공간의 확인이 가능하도록 투명 또는 반투명 재질의 윈도우를 가지는 윈도우유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 윈도우유닛은 투명 또는 반투명재질로 이루어지는 윈도우; 상기 윈도우의 상부 및 하부 중 하나 이상에 구비되는 패킹부; 및 상기 윈도우의 외주 부분을 지지하며 상기 모듈 케이스와 결합되는 홀더를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 본 발명의 상기 패킹부는 기준 온도 이상에서 용융되는 재질로 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 본 발명의 상기 윈도우는 하나 이상의 관통홀을 포함할 수 있으며 이 경우 본 발명은 상기 관통홀에 구비되며, 상기 내부공간의 온도 또는 압력이 일정 수준 이상이 되는 경우 상기 관통홀을 개방하도록 구성되는 캡부재를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 상기 홀더는, 상기 윈도우와 대응되는 형상을 가지는 지지프레임; 상기 지지프레임의 내측에 형성되며 상기 윈도우가 안착되도록 단차진 형상을 가지는 안착홈부; 및 상기 지지프레임을 관통하되, 상기 안착홈부의 외측을 관통하며 결합수단이 유입되는 결합홀을 포함할 수 있다.
실시형태에 따라서, 본 발명의 상기 개구부는, 상기 모듈케이스의 탑 플레이트와 사이드 플레이트가 만나는 모서리 부분에 형성될 수 있으며, 이 경우 본 발명의 상기 윈도우유닛은 투명 또는 반투명재질로 이루어지며, 벤딩된 형상을 가지는 윈도우; 및 상기 윈도우의 외주 부분을 지지하도록 상기 윈도우와 대응되는 형상을 가지며, 일부는 상기 탑플레이트와, 다른 일부는 상기 사이드 플레이트와 결합되는 홀더를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 모듈 케이스에 형성된 유입구와 대응되는 유출구가 일측에 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되며 작동 개시에 대한 트리거 조건이 이루어지는 경우 소화제를 방출하도록 구성되는 소화용 카트리지를 가지는 카트리지챔버를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이 경우 본 발명은 상기 하우징 내부의 확인이 가능하도록 투명 또는 반투명 재질의 제2윈도우를 가지는 제2윈도우유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의한 배터리 팩은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 의한 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 모듈을 분해하는 등의 작업 없이 배터리 모듈 내부에 수용되는 배터리 셀, 전극, 전기적 연결구조 등을 육안으로 용이하게 모니터링할 수 있어 점검 과정 등에서 열적 이벤트에 대한 징후 등을 더욱 쉽고 신속하게 확인할 수 있음은 물론, 그에 따른 적절한 초기 대처가 기민하게 유도될 수 있어 피해 등이 대규모로 확산되는 것을 실효적으로 억제할 수 있음은 물론, 안전사고 자체를 더욱 효과적으로 방지 및 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부 온도가 적정 수준 이상 높아지는 경우, 밀폐 등의 용도로 사용되는 패킹이나 가스켓 등이 용융되거나 변형되도록 하여 윈도우유닛에 틈이나 공간 등이 자연스럽게 생기도록 함으로써 벤팅 가스 등이 더욱 효과적으로 유출되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 내부 확인을 위한 윈도우(강화유리 등)에 관통홀이 형성되도록 하고 이 관통홀에 구비되는 캡부재가 내부환경요소(온도, 압력 등)의 변화에 따라 관통홀을 개방 또는 차단하도록 함으로써 배터리 모듈 내부 모니터링을 위한 윈도우를, 열적 이벤트가 발생되는 경우 내부에서 발생된 벤팅 가스 등을 외부로 유출시키는 수단으로도 겸용할 수 있어 그 실효성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하는 경우, 내부확인을 위한 윈도우유닛이, 소화용 카트리지가 수용되는 카트리지챔버에 구비되므로 소화제 등의 분출 유무 또한, 외부에서 쉽고 정확하게 확인할 수 있으며, 나아가 이에 따른 후속조치를 신속하게 유도하는 등 그에 따른 다양한 응용 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 소화용 카트리지를 통하여 화재 진압 내지 억제 등의 효율성을 높일 수 있음은 물론, 인접한 다른 배터리모듈 등으로 화재 등이 연쇄적으로 전파되는 현상 등을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
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.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 효과적으로 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리 모듈의 내부 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 윈도우유닛의 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 도 6 등에 도시된 윈도우의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배터리 모듈의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 5에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 A 부분의 확대 사시도이다.
도 12는 소화제가 방출되는 구조를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈(1000)의 전체적인 모습을 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈(1000)의 내부 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(1000)은 하우징 등으로 기능하는 모듈 케이스(1100) 및 상기 모듈 케이스(1100) 내부에 구비되며 하나 이상의 배터리 셀(1210)을 포함하는 셀 어셈블리(1200)를 포함한다.
모듈 케이스(1100)는 도면에 예시된 바와 같이, 상부(Z축 기준)에 위치하는 탑 플레이트(1110) 및 상기 탑 플레이트(1110)와 결합되는 베이스 플레이트(1120)로 이루어질 수 있다. 도 3 등을 참조하여 후술되는 본 발명의 다른 실시예와 같이 본 발명의 모듈 케이스(1100)는 모양, 구조, 크기, 결합되는 부재의 개수 등에 따라 도면에 예시된 실시예를 포함하여 다양한 구조와 형태 등으로 구현될 수 있음은 물론이다.
배터리 셀(1210)은 전극 조립체, 전해질 및 전지케이스 등을 포함하는 이차전지를 의미하며, 도면에는 에너지 밀도가 높고 적층이 용이한 파우치 타입 이차전지가 그 일 예로 도시되어 있으나, 원통형 또는 각형 이차전지가 배터리 셀(1210)로 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2 등에 도시된 바와 같이 셀 어셈블리(1200)는 단축이 수직 방향(도면 기준 Z축)으로 세워진 배터리 셀(1210)들이 좌우 방향(도면 기준 X축)으로 나란히 배열(적층)되는 방식으로 구성될 수 있다.
도면에는 종(X축)과 횡(Y축)을 기준으로 1×2 매트릭스로 이루어진 셀 어셈블리(1200)(G1, G2)가 모듈 케이스(1100)에 수용되는 예가 도시되어 있으나, 적용되는 장치의 공간적 특성, 전기적 용량, 전력 크기 등에 따라 1×1, 2×4, 3×2 매트릭스 등과 같은 다양한 조합적 배열을 가지는 셀 어셈블리(1200)가 모듈 케이스(1100)에 구비될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 셀 어셈블리(1200)는 전기 전도성을 가지는 금속 재질 등으로 이루어지는 버스바에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
모듈 케이스(1100)는 하나 이상의 셀 어셈블리(1200)를 수용하기 위한 구성으로서, 내부에 구비된 배터리 셀(1210)을 물리적으로 또는 화학적으로 보호하기 위하여 강성과 내구성이 높은 금속 재질 또는 ABS수지 등과 같은 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이 모듈 케이스(1100)에는 배터리 셀(1210)로부터 발생되는 벤팅 가스(venting gas)를 외부로 배출하기 위한 일종의 배출구(outlet)로 기능하는 하나 이상의 벤팅홀(VH)이 형성될 수 있다.
벤팅홀(VH)은 실시형태에 따라서 일정 압력 이상에서 파열되는 막(membrane)이 구비될 수 있는데 이 경우, 내부에서 발생된 벤팅 가스에 의하여 막 구조가 파열됨에 따라 평상시 차단된 벤팅홀(VH)이 개방되면서 내부에서 발생된 벤팅 가스가 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
벤팅홀(VH)의 개수, 위치 등은 실시형태에 따라 도면에 도시된 예와 다르게 구성될 수 있음은 물론이며, 피해 최소화를 위하여 벤팅 가스의 배출이 특정 방향으로 유도되는 위치에 구비되는 것이 바람직하다.
도 1 등에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 모듈(1000)은 탑 플레이트(1110) 등에 설치되는 윈도우유닛(1300)를 포함한다. 상기 윈도우유닛(1300)은 배터리 셀(1210), 셀 어셈블리(1200), 이들 사이의 전기적 연결을 위한 구조 등 배터리 모듈(1000)의 내부공간에 수용되거나 설치되는 구성은 물론, 내부공간 내 벤팅가스, 스파크, 화염 등의 존재 유무와 그 상황 등을 육안으로 확인 또는 모니터링하기 위한 구성으로서, 내부 구성의 육안 관찰이 가능하도록 투명 또는 반투명 재질로 이루어지는 윈도우(1310)를 포함한다. 여기서, 반투명이란 윈도우(1310) 너머의 물체가 완전히 보이지는 않더라도, 그 모양이나 실루엣 등 일부 형태가 보이도록 구성된 것을 의미할 수 있다. 더욱이, 반투명의 경우, 가시광의 적어도 일부가 투과되도록 구성될 수 있다. 한편, 반투명에서 '반'은, 반드시 50%를 의미하는 것은 아니며, 완전 투명이 아니라 일부 투명하다는 의미로 해석될 수 있다.
이와 같이 내부 구성이나 내부의 상황 등을 모니터링할 수 있다면 모듈 케이스(1100) 내 윈도우유닛(1300)의 설치 위치는 다양할 수 있음은 물론이나, 배터리 셀(1210)의 전극 및 이들 사이를 전기적으로 연결하는 버스 바 등 안전성이 상대적으로 중요하게 취급되어야 할 구성요소들은 배터리 셀(1210)의 길이 방향을 기준으로 전방 및 후방에 배치될 수 있으므로 도면에 예시된 바와 같이 윈도우유닛(1300)은 모듈 케이스(1100)의 전방 및 후방 중 하나 이상에 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 윈도우유닛(1300) 등에 대한 구체적이고 상세한 내용은 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 모듈(1000)의 전체적인 모습을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 배터리 모듈(1000)의 내부 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예는 형태 또는 외부 구조 등에서 앞서 설명된 실시예와 다를 뿐, 본질적 기능 등이 실질적으로 대응되므로 상호 대응되는 구성요소마다 동일한 참조부호가 병기되어 있을 뿐, 양 실시예가 물리적으로 일치되는 것을 의미하는 것이 아님은 자명하다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간을 형성하는 모듈 케이스(1100)는 탑 플레이트(1110), 베이스 플레이트(1120), 사이드 플레이트(1130~1160)를 포함하여 구성될 수 있다.
탑 플레이트(1110)는 모듈 케이스(1100)의 상부에 위치하며, 베이스 플레이트(1120)는 탑 플레이트(1110)의 하부에서 탑 플레이트(1110)와 소정 간격 이격된 형태로 배치될 수 있으며, 사이드 플레이트(1130~1160)는 탑 플레이트(1110)와 베이스 플레이트(1120) 사이에 상단과 하단이 각각 연결된 형태로 배치될 수 있다.
탑 플레이트(1110), 베이스 플레이트(1120) 및/또는 사이드 플레이트(1130~1160)는 판상으로 구성될 수 있으나, 일정 두께 이상을 가지는 다면체(예를 들어 직육면체) 형태로 구성될 수 있다.
탑 플레이트(1110), 베이스 플레이트(1120), 사이드 플레이트(1130~1160) 중 적어도 일부는 서로 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 4개의 사이드 플레이트(1130~1160) 중, 우측 플레이트(1150)와 좌측 플레이트(1160)는 베이스 플레이트(1120)와 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우 서로 일체화된 형태의 우측 플레이트(1150), 좌측 플레이트(1160) 및 베이스 플레이트(1120)는 그 형상적 특징에 따라 U-프레임과 같은 용어로 지칭될 수 있다.
이 경우, 전방 플레이트(1130)와 후방 플레이트(1140)는 엔드 플레이트(end plate)로서, U-프레임의 전단과 후단의 개방 부위에 각각 결합될 수 있으며, 탑 플레이트(1110)는 U-프레임의 상단 개방부에 결합될 수 있다. 인접한 프레임 간의 결합은 플랜지(flange)와 볼트 체결에 의한 방식은 물론, 레이저 용접이나 초음파 용접 방식 등에 의하여 이루어질 수 있음은 물론이다.
플레이트 등은 내부에 벤팅가스나 화염 등이 흐를 수 있도록 벤팅 채널을 형성하는 벤팅 유닛으로서 기능할 수 있다. 이 경우, 벤팅가스가 배출되는 과정에서 벤팅가스의 온도가 낮아질 수 있도록 벤팅가스의 배출 경로가 연장되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 벤팅가스와 함께 화염이 배출되는 경우, 화염의 거동 특성인 강한 직진성을 와해시키고 이를 통하여 화염이 약화될 수 있도록 절곡된 형상 등의 가이더(guider)가 벤팅 채널 등에 구비되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.
실시형태에 따라서, 수직 방향(Z축 기준)으로 입설되는 형태를 가지는 차단부재(미도시)가 셀 어셈블리(1200) 사이에 개재될 수 있다. 이 차단부재는 미카(mica, 운모)와 같은 세라믹 소재 또는 실리콘과 같은 소재 등으로 이루어질 수 있으며, 셀 어셈블리(1200) 사이에서 이루어질 수 있는 열, 가스, 화염 등의 전파가 차단 또는 감소되도록 하거나 그 전파 시간이 지연되도록 하는 기능을 수행한다. 상기 차단부재는 배터리 셀(1210)과 배터리 셀(1210) 사이에 개재될 수도 있음은 물론이다.
앞서 도 2를 참조하여 설명된 배터리 모듈의 경우, 종(X축)과 횡(Y축)을 기준으로 1×2 매트릭스로 이루어진 셀 어셈블리(1200)가 모듈 케이스(1100)에 구비된 실시예이며, 도 4를 참조하여 설명된 배터리 모듈의 경우, 종(X축)과 횡(Y축)을 기준으로 4×1 매트릭스로 이루어진 셀 어셈블리(1200)가 모듈 케이스(1100)에 구비된 실시예에 해당한다.
도 4에 도시된 배터리 모듈에서도 앞서 설명된 바와 같이 벤팅 가스가 배출되는 하나 이상의 벤팅홀(VH)이 탑 플레이트(1110) 등에 구비될 수 있으며, 탑 플레이트(1110), 베이스 플레이트(1120), 사이드 플레이트(1130~1160) 중 하나 이상은 내측면 등이 클래드 메탈(Clad metal)로 이루어지거나 내측면에 GFRP 등의 난연 소재가 부착될 수 있음은 물론이다.
모듈 케이스(1100)를 구성하는 플레이트(1110~1160) 중 하나 이상은 내부 구성품의 물리적 보호 등을 효과적으로 구현하기 위하여 강도가 높은 SUS(stainless Steel)와 같은 금속 재질이나 내열, 내온, 내충격성이 높은 ABS수지(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) 등과 같은 플라스틱 재질 또는 다른 종류의 플라스틱 재질로 이루어질 수 있으며, 실시형태에 따라서 부위별로 서로 다른 이종 재질로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
이 실시예에서도 앞서 설명된 바와 같이 배터리 모듈(1000)의 내부공간을 모니터링하기 위한 윈도우유닛(1300)이 적절한 개수로 구비될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배터리 모듈(1000)의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 본 발명의 배터리 모듈(1000)은 앞서 기술된 바와 같이 모듈 케이스(1100)에 윈도우유닛(1300)이 하나 이상 설치될 수 있으며, 실시형태에 따라서 모듈 케이스(1100)의 전방 및 후방 중 어느 한 방향 이상에 소화용 카트리지(1420)가 수용되는 카트리지챔버(1400)가 구비될 수 있다.
도면에는 모듈 케이스(1100)를 기준으로 전방 및 후방에 카트리지챔버(1400)가 구비된 실시예가 도시되어 있으나 이는 하나의 예로서, 실시형태에 따라서 좌측 플레이트(1160), 우측 플레이트(1150) 및 탑 플레이트(1110) 중 적어도 하나 이상에 상기 카트리지챔버(1400)가 구비될 수도 있음은 물론이다.
상기 소화용 카트리지(1420)는 작동 개시에 대한 트리거 조건(trigger condition)이 이루어지는 경우, 내부의 소화제, 소화물질, 소화용 가스 등이 방출하도록 구성된다. 이에 대한 구체적이고 상세한 내용은 후술하도록 한다.
도 5에 예시된 바와 같이, 윈도우유닛(1300)과 대응되는 기능을 구현하는 제2윈도우유닛(1300A)이 상기 카트리지챔버(1400)에 설치될 수 있다. 이와 같이 카트리지챔버(1400)의 상부 등에 제2윈도우유닛(1300A)이 설치되면 제2윈도우(1310A) 등을 통하여 소화가스, 소화제 등이 방출 또는 유출되었는지 여부를 외부에서 쉽고 정확하게 확인할 수 있음은 물론, 소화용 카트리지(1420)의 물리적 손상 등 소화용 카트리지(1420)에 대한 다양한 상태를 정확히 모니터링할 수 있고 모니터링 결과에 따라 필요한 경우, 소화용 카트리지(1420)를 교체하는 등의 후속 작업이 신속하게 이루어지도록 유도할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 내부의 벤팅 가스 등을 외부로 유출시키는 벤팅 디바이스(venting device)가 배터리 모듈(1000)에 설치될 수 있다. 실시형태에 따라서 이 벤팅 디바이스는, 탑 플레이트(1110)의 가운데 부분 등에 형성되며 배터리 모듈(1000)의 내부공간 또는 내부의 벤팅 채널과 연결되는 탑재구(1112)와 연동하여 내부의 벤팅가스 등을 외부로 유출시키도록 구성될 수 있다.
도면에 도시된 축, 그 축을 지칭하는 용어 및 해당 축을 기준으로 설명되는 상부, 하부, 전방, 후방, 수직 등과 같은 방향을 의미하는 용어는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 상대적 기준을 제시하기 위한 것을 뿐, 절대적 기준에서 어떤 방향이나 위치 등을 특정하기 위한 것이 아님은 자명하며, 대상이 되는 객체의 위치나 관측자의 위치, 바라보는 방향(view direction) 등에 따라 상대적으로 달라질 수 있음은 물론이다.
이하, 앞서 설명된 바와 같이 Z축을 상하 또는 수직 방향의 기준으로 정의하여 본 발명의 실시예를 설명하며, 이와 상응하는 관점에서 Y축을 전방 또는 후방의 기준으로, X축을 좌측 또는 우측의 기준으로 정의하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다. 이러한 정의된 기준에 의할 때, XY평면이 본 발명의 실시예에서 수평면이 되며, Y축 방향이 배터리 셀(1210)이나 셀 어셈블리(1200)의 길이 방향(장축 기준)이 된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 윈도우유닛(1300)의 구조를 도시한 분해 사시도이다. 이하에서는 첨부된 도면 등을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 윈도우유닛(1300)을 상세히 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 윈도우유닛(1300)은 모듈 케이스(1100)에 형성된 개구부(1111)와 대응되는 위치에 구비되며, 모듈 케이스(1100)의 내부공간을 육안으로 확인할 수 있도록 투명 또는 반투명 재질의 윈도우(1310)를 포함하여 구성된다.
상기 윈도우(1310)는 내부 확인이 가능하다면 다양한 소재, 재료, 재질 등으로 이루어질 수 있으나, 모듈 케이스(1100)의 일부로 기능할 수 있는 만큼, 모듈 케이스(1100)와 함께 구조공학적 강성이 유지되도록 하고, 벤팅 가스 등에 의하여 내압이 증가하거나 또는 열적 이벤트 등에 의하여 내부 온도가 증가하더라도 그 내구성이 지속될 수 있도록 강화유리(tempered glass or joint tempered glass) 또는 이에 준하는 재질로 구현되는 것이 바람직하다.
앞서 간략히 언급된 바와 같이, 모듈 케이스(1100)에 형성되는 개구부(1111)의 위치, 크기, 개수 등은 윈도우유닛(1300)의 설치 환경 등에 의해 다양하게 설계될 수 있음은 물론이다.
윈도우유닛(1300)의 일 구성인 홀더(1320)는 윈도우(1310)의 가운데 부분이 노출되도록 윈도우(1310)의 외주 부분을 물리적으로 지지하며, 모듈 케이스(1100)에 접합, 용접, 체결 수단 등에 의하여 결합된다.
이 경우, 윈도우유닛(1300)의 기본 골격 내지 프레임 구조로 기능하는 홀더(1320)와 윈도우(1310) 사이의 밀폐성 또는 기밀성 등을 향상시키기 위하여 도면에 도시된 바와 같이 윈도우(1310)의 상부 및 하부 중 하나 이상에는 패킹부(1330)가 구비될 수 있다. 상기 패킹부(1330)는 일종의 가스킷(gasket)과 같은 기능을 수행하는 구성요소로서 고무, 고분자 재질, 실리콘 등과 같이 탄력성 있는 재질로 이루어질 수 있다.
도면에 예시된 바와 같이 모듈 케이스(1100)에 형성되는 개구부(1111)는 윈도우(1310)가 안착될 수 있도록 그 외주가 단차진 형태가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(1000) 자체의 크기 내지 부피 등이 불필요하게 비대해지지 않도록 할 수 있고, 윈도우(1310)가 모듈 케이스(1100) 내측으로 일부 수용되므로 유격 억제는 물론, 외부 충격 등에 의하여 윈도우(1310)가 손상 내지 파손되는 등의 문제를 최소화시킬 수 있고, 모듈 케이스(1100)의 물리적 형태와 함께 단일화 내지 일체화된 하우징 구조에 근접시킬 수 있어 모듈 케이스(1100) 자체의 물리적 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 홀더(1320)는 도 7에 도시된 바와 같이, 윈도우(1310)와 대응되는 형상을 가지는 지지프레임(1321)과 이 지지프레임(1321)의 내측에 형성되며 윈도우(1310)가 안착되도록 단차진 형상을 가지는 안착홈부(1323)를 포함할 수 있다. 또한, 홀더(1320)의 지지프레임(1321)은 모듈 케이스(1100)와 착탈 가능하게 결합되도록 상기 지지프레임(1321)을 관통하되, 상기 안착홈부(1323)의 외측을 관통하며, 볼트 등과 같은 체결수단이 유입되는 결합홀(1325)을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 윈도우(1310)의 상부(Z축 기준) 일부가 지지프레임(1321) 내측의 안착홈부(1323)에 안착되도록 구성되는 경우, 윈도우(1310)의 상부 일부는 지지프레임(1321)에, 하부 일부는 개구부(1111)에 수용되므로 앞서 설명된 바와 같이 개구부(1111)의 안착 구조 등이 가지는 효과 즉, 윈도우(1310)의 유격 방지, 부피 최소화, 내구성 증진 등의 효과를 더욱 시너지 있게 구현할 수 있다.
바람직하게, 윈도우(1310)의 상부 또는 하부에 위치하며 윈도우(1310)와 홀더(1320) 사이에 개재되는 패킹부(1330)는 기준 온도 이상에서 용융되거나 형태가 변형되는 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 본 발명의 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(1000) 내부에 열적 이벤트가 발생되는 경우, 패킹부(1330)가 녹거나 그 형태가 변형되도록 함으로써, 정상 상태에서 밀폐 또는 기밀성이 유지되는 윈도우유닛(1300)에 틈이나 공간 등이 자연스럽게 생기도록 유도할 수 있어 벤팅 가스 등이 윈도우유닛(1300)을 통해서도 효과적으로 유출되도록 할 수 있다.
도 8은 도 6 등에 도시된 윈도우(1310)의 다른 실시예를 도시한 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 윈도우(1310)에는 하나 이상의 관통홀(1311)이 형성되며, 이 관통홀(1311)에는 평상 시, 해당 관통홀(1311)을 차단하는 일종의 마개 등으로 기능하는 캡부재(C)가 구비될 수 있다.
내부 온도가 기준 온도 이상 올라가는 경우, 상기 관통홀(1311)의 개방이 자연스럽게 이루어지도록 상기 캡부재(C)는 파라핀 등과 같이 일정 온도 이상에서 용융되는 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 내부 압력이 일정 수준 이상 높아지는 경우, 캡부재(C)가 관통홀(1311)에서 이탈(Z축 기준 상방)될 수 있도록 캡부재(C)는 관통홀(1311)에 고정 결합되지 않고 물리적으로 끼움 결합되는 방식 등으로 관통홀(1311)에 구비될 수 있다. 이 경우, 캡부재(C)를 탄성 재질로 구현하되, 그 물성을 적절히 조절하면 캡부재(C)가 관통홀(1311)로부터 이탈되는 즉, 관통홀(1311)이 개방되는 내부 압력 조건을 가변적으로 설정할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하는 경우, 배터리 모듈(1000)의 내부 상황을 모니터링하기 위한 윈도우(1310)를, 열적 이벤트 발생 시, 내부에서 발생된 벤팅 가스 등을 외부로 유출시키는 수단으로도 겸용할 수 있어 그 실효성을 더욱 향상시킬 수 있다.
카트리지챔버(1400)에 설치되는 제2윈도우유닛(1300A) 또한, 상술된 윈도우유닛(1300)과 대응되는 구조와 구성을 가질 수 있음은 물론이므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 배터리 모듈(1000)의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 윈도우유닛(1300)은 탑 플레이트(1110)와 우측 플레이트(1150)가 만나는 모서리 부분에 구비될 수 있다. 이 실시예의 경우, 윈도우유닛(1300)의 위치에 상응하도록 모듈 케이스(1100)에 구비되는 개구부(1111, 도 6 참조) 또한, 탑 플레이트(1110)와 우측 플레이트(1150)가 만나는 모서리 부분 내지 모서리 영역에 형성될 수 있다.
이와 같이 윈도우유닛(1300)이 모듈 케이스(1100)의 모서리 부분에 위치하는 경우, 배터리 모듈(1000)의 내부 공간을 사선 방향으로 확인할 수 있어 동일한 크기의 윈도우(1310)를 전제할 때, 면부에 설치되는 실시예와 대비하여 더 확장된 영역을 모니터링할 수 있게 된다. 환언하면, 상대적으로 더 작은 크기의 윈도우(1310)가 채용되어도 비교예와 동일한 영역의 내부 모니터링이 가능하게 된다.
그러므로 이 실시예에 의하는 경우, 내부 모니터링의 효율성을 더욱 높일 수 있음은 물론, 윈도우유닛(1300)의 설치를 위한 모듈 케이스(1100)의 구조 변경 등을 최소화시킬 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이 경우, 윈도우유닛(1300)에 포함되는 윈도우(1310)는 벤딩되거나 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다. 윈도우(1310)를 물리적으로 지지하는 홀더(1320) 또한, 윈도우(1310)와 대응되는 형상으로 이루어질 수 있으며, 그 일부는 탑 플레이트(1110)와 결합되며, 다른 일부는 사이드 플레이트(1130~1160) 중 하나와 결합되도록 구성될 수 있다.
도 9에는 탑 플레이트(1110)와 우측 플레이트(1150)가 이루는 모서리에 두 개의 윈도우유닛(1300)이 구비되는 실시예가 도시되어 있으나, 이는 하나의 예일 뿐, 탑 플레이트(1110)와 사이드 플레이트(1130~1160)가 만나는 하나 이상의 모서리에 적정 개수의 윈도우유닛(1300)이 구비될 수 있음은 물론이다.
도 10은 도 5에 도시된 배터리 모듈(1000)의 내부 구조를 도시한 도면, 도 11은 도 10에 도시된 A 부분의 확대 사시도이며, 도 12는 소화제가 방출되는 구조를 도시한 도면이다.
도 5 등을 참조하여 설명된 바와 같이, 도 10에 도시된 실시예에서는 배터리 모듈(1000)의 내부공간(S) 및 이 내부공간(S)에 수용되거나 설치되는 배터리 셀(1210)을 비롯한 전극 구조 등을 모니터링하기 위한 윈도우유닛(1300)이 탑 플레이트(1110)의 전방 및 후방에 설치된다.
또한, 이 실시예에서는 배터리 모듈(1000)의 전방 및 후방 각각에 카트리지챔버(1400)가 설치되며, 각각의 카트리지챔버(1400)들에는 카트리지챔버(1400)에 구비된 소화용 카트리지(1420)의 상태 등을 모니터링하는 제2윈도우유닛(1300A)이 구비된다.
구체적으로 카트리지챔버(1400)는 내부 공간을 제공하는 하우징(1410) 및 이 하우징(1410) 내부에 구비되는 소화용 카트리지(1420)를 포함한다. 하우징(1410)에는 도 11에 도시된 바와 같이, 소화제가 방출되는 유출구(1411)가 일측에 형성되며, 이 유출구(1411)는 모듈 케이스(1100)에 형성된 유입구(1101)과 상응하는 위치에 형성된다.
실시형태에 따라서 소화용 카트리지(1420)는 기준값 이상의 압력이나 외력 등이 가해지는 경우 마감재 또는 외장재 등이 파손(파열)되거나 또는 밀봉수단(캡, 마개 등)이 이탈되도록 하여 내부의 소화제, 소화물질 등이 방출될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 소화용 카트리지(1420)는 기준 온도 이상에서 열에 의하여 팽창하는 예를 들어, 분말 형태의 탄산 칼슘, 할로겐 화합물 등이 캡슐 등의 형태로 이루어진 소화제가 포함될 수 있으며, 고온에서 소화 가스(이산화탄소 등)를 방출하는 물질이 포함될 수 있다.
나아가, 소화용 카트리지(1420)는 기준 온도 이상에서 마감재 또는 외장재 등이 물리적으로 변화(파손, 파열, 용융 등)되거나 또는 파라핀 등과 같은 재질의 밀봉 수단(캡, 마개 등)이 상변이(phase transition)되어 내부의 소화제, 소화물질 등이 방출될 수 있도록 구성될 수 있다.
이와 같이 소화용 카트리지(1420)는 작동 개시에 대한 조건인 트리거 조건(trigger condition)이 이루어지는 경우 내부에 구비된 소화제가 방출되도록 구성되며, 상기 트리거 조건은 앞서 설명된 실시형태와 같이 내부 온도가 기준온도 이상인 경우 및 내부 압력이 기준압력 이상인 경우 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
소화용 카트리지(1420) 내부에 구비되는 소화제(소화 물질)는 인산암모늄, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산암모늄 등을 비롯하여 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 물질이 적용될 수 있으며, 분말 등과 같은 고체 상태를 비롯하여 액체 상태 또는 기체 상태로 이루어질 수 있다. 또한, 소화용 카트리지(1420)의 외장재 또는 케이스는 기준 온도 이상에서 용융되는 재질로 이루어지거나 외력이 가해지는 경우 찢어지거나 파열/파단되는 재질로 이루어질 수 있다.
소화용 카트리지(1420) 내부에는 소화제 이외, 별도의 비활성 고압 기체가 충진되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되는 경우 트리거 조건에서 소화용 카트리지(1420) 내부의 소화제가 더욱 강한 압력으로 배터리 셀(1210) 등이 수용되는 내부공간(S)으로 분출될 수 있어 화재 진압, 발화 차단, 내부 온도 하강 등을 더욱 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, BMS나 버스바, 팩 케이스, 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.
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.
본 발명의 설명과 그에 대한 실시예의 도시를 위하여 첨부된 도면 등은 본 발명에 의한 기술 내용을 강조 내지 부각하기 위하여 다소 과장된 형태로 도시될 수 있으나, 앞서 기술된 내용과 도면에 도시된 사항 등을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자 수준에서 다양한 형태의 변형 적용 예가 가능할 수 있음은 자명하다고 해석되어야 한다.
또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 또는 상부, 하부 또는 상하 등과 같은 표현은 상호 간의 각 구성(요소)을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 특정의 순서, 우선순위 등을 나타내기 위하여 사용되는 용어이거나, 절대적인 기준에서 각각의 구성(요소)을 물리적으로 구분하기 위하여 사용되는 용어가 아님은 자명하다.
1000: 배터리 모듈 1100: 모듈 케이스
1101: 유입구
1111: 개구부 1112: 탑재구
1110: 탑 플레이트 1120: 베이스 플레이트
1130: 전방 플레이트 1140: 후방 플레이트
1150: 우측 플레이트 1160: 좌측 플레이트
1200: 셀 어셈블리 1210: 배터리 셀
1300: 윈도우유닛 1310: 윈도우
1311: 관통홀 1320: 홀더
1321: 지지프레임 1323: 안착홈부
1325: 결합홀 1330: 패킹부
1300A: 제2윈도우유닛 1310A: 제2윈도우
1400: 카트리지챔버 1410: 하우징
1411: 유출구 1420: 소화용 카트리지
VH: 벤팅홀 S: 내부공간
C: 캡부재

Claims (11)

  1. 내부공간을 형성하는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스의 내부공간에 수용되며, 적어도 일 방향으로 배열되는 복수 개 배터리 셀; 및
    상기 모듈 케이스에 형성된 개구부와 대응되는 위치에 구비되며, 상기 내부공간의 확인이 가능하도록 투명 또는 반투명 재질의 윈도우를 가지는 윈도우유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우유닛은,
    투명 또는 반투명재질로 이루어지는 윈도우;
    상기 윈도우의 상부 및 하부 중 하나 이상에 구비되는 패킹부; 및
    상기 윈도우의 외주 부분을 지지하며 상기 모듈 케이스와 결합되는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패킹부는, 기준 온도 이상에서 용융되는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 윈도우는, 하나 이상의 관통홀을 포함하고,
    상기 관통홀에 구비되며, 상기 내부공간의 온도 또는 압력이 일정 수준 이상이 되는 경우 상기 관통홀을 개방하도록 구성되는 캡부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 홀더는,
    상기 윈도우와 대응되는 형상을 가지는 지지프레임;
    상기 지지프레임의 내측에 형성되며 상기 윈도우가 안착되도록 단차진 형상을 가지는 가지는 안착홈부; 및
    상기 지지프레임을 관통하되, 상기 안착홈부의 외측을 관통하며 결합수단이 유입되는 결합홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 모듈케이스의 탑 플레이트와 사이드 플레이트가 만나는 모서리 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 윈도우유닛은,
    투명 또는 반투명재질로 이루어지며, 벤딩된 형상을 가지는 윈도우; 및
    상기 윈도우의 외주 부분을 지지하도록 상기 윈도우와 대응되는 형상을 가지며, 일부는 상기 탑플레이트와 다른 일부는 상기 사이드 플레이트와 결합되는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스에 형성된 유입구와 대응되는 유출구가 일측에 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 구비되며 작동 개시에 대한 트리거 조건이 이루어지는 경우 소화제를 방출하도록 구성되는 소화용 카트리지를 가지는 카트리지챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징 내부의 확인이 가능하도록 투명 또는 반투명 재질의 제2윈도우를 가지는 제2윈도우유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
KR1020220094134A 2022-07-28 2022-07-28 안전성이 향상된 배터리 모듈 KR20240016076A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220094134A KR20240016076A (ko) 2022-07-28 2022-07-28 안전성이 향상된 배터리 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220094134A KR20240016076A (ko) 2022-07-28 2022-07-28 안전성이 향상된 배터리 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240016076A true KR20240016076A (ko) 2024-02-06

Family

ID=89858414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220094134A KR20240016076A (ko) 2022-07-28 2022-07-28 안전성이 향상된 배터리 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240016076A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7065923B2 (ja) エネルギー貯蔵装置
CN108028334B (zh) 包括灭火装置的电池组和使用该电池组的控制方法
KR102061872B1 (ko) 이차전지 팩 케이스 및 이를 포함하는 이차전지 팩
JP2022523777A (ja) 電池モジュール及び電池パック
EP4199215A1 (en) Battery module having structure for preventing heat dissipation in battery cells using coolant, and battery pack comprising same
JP7457103B2 (ja) 多段冷却方式のバッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
KR20240016076A (ko) 안전성이 향상된 배터리 모듈
JP2022522831A (ja) バッテリ用ハウジング、およびそのようなハウジングに消火液を導入する方法
EP4366058A1 (en) Battery module including cartridge for extinguishing fire
EP4170795A1 (en) Battery module and battery pack including same
JP2023552352A (ja) 改善されたベント能を有するバッテリーモジュール
KR20240003786A (ko) 소화용 카트리지를 포함하는 배터리 모듈
KR102649356B1 (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
KR20240073586A (ko) 소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩
KR102639748B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차
US20240222784A1 (en) Battery module with reinforced safety
EP4325646A1 (en) Battery module with reinforced safety
KR102658211B1 (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
EP4391189A1 (en) Battery module having enhanced safety
KR20240066575A (ko) 배터리 소화 분사 유닛 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩
EP4391184A1 (en) Battery pack having double top cover with venting gas discharge passage180324
KR20230129778A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
KR20240050641A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
KR20230055374A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈
KR20230064565A (ko) 안전성이 강화된 배터리 모듈과 배터리 팩