KR20240023826A - 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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KR20240023826A
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Abstract

배터리 모듈 내부에서 발생된 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 셀 어셈블리와, 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스 및 상기 셀 어셈블리의 상부에 배치되고, 상기 셀 어셈블리의 온도를 감지하도록 구성된 서미스터의 적어도 일부를 수용하는 소화 패드를 포함한다.

Description

배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에도 안전성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 상기 리튬 이차전지는, 고전압 및 고전류를 제공할 수 있도록 여러 개의 배터리 셀들을 그 자체 또는 카트리지 등에 장착한 상태로 중첩 내지 적층해 밀집 구조로 만든 후, 이를 전기적으로 연결한 배터리 모듈이나 배터리 팩으로 이용이 되고 있다.
이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 모듈 중, 어느 하나의 배터리 모듈에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트가 다른 배터리 모듈로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 모듈 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 다른 배터리 모듈의 열적 이벤트로 이어져, 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 따라서, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있는 구성이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 모듈 내부에서 발생된 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
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.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 셀 어셈블리와, 상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스 및 상기 셀 어셈블리의 상부에 배치되고, 상기 셀 어셈블리의 온도를 감지하도록 구성된 서미스터의 적어도 일부를 수용하는 소화 패드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 모듈 케이스는, 상기 셀 어셈블리의 양 측면 및 하부를 커버하도록 구성된 바디 플레이트와, 상기 셀 어셈블리의 상부를 커버하도록 구성된 상부 플레이트 및 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면을 커버하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함하고, 상기 상부 플레이트와 상기 셀 어셈블리의 상부 사이에는 소화 패드가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 패드는, 상기 바디 플레이트 및 상기 엔드 플레이트와 이격되어 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 패드는, 상하 방향으로 상기 상부 플레이트와 이격되어 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 모듈은, 탄성 가압된 상태로 상기 소화 패드의 상부와 상기 상부 플레이트 사이에 배치되는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 패드는, 내측 방향으로 함입되어 형성되고, 상기 서미스터의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 홈부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 패드는, 상기 소화 패드의 양측 단부 중 적어도 일측 단부로부터 하향 연장되어 상기 셀 어셈블리의 양 측면 중 적어도 일 측면과 마주보게 배치되는 지지부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 패드는, 중앙부의 상하 방향 두께가 다른 부분보다 두껍게 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 패드는, 상기 소화 패드의 하부면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 셀 어셈블리의 상부와 마주하도록 구성된 돌기부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 셀 어셈블리의 상부에 소화 패드를 배치함으로써 배터리 모듈에서 발생된 화재를 신속히 진압할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 배터리 모듈에서 발생된 화염의 신속한 진압이 가능하므로, 다수의 배터리 모듈 간의 열 폭주 전파 및 동시다발적 발화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 화재 진압을 위한 소화 패드를 셀 어셈블리 상에 배치하면서도 소화 패드와 서미스터 간의 간섭을 방지할 수 있으므로, 배터리 모듈 내의 서미스터의 안정적 배치를 통해 셀 어셈블리의 온도를 정확하게 감지할 수 있다. 이에 따라, 서미스터에 의해 감지된 셀 어셈블리의 온도를 통해 해당 배터리 모듈이 열 폭주 상태인 것으로 판단된 경우, 서미스터와 연결된 제어 장치를 통해 인접 배터리 모듈의 작동을 제어함으로써 배터리 모듈들의 연쇄 발화를 방지할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 분해사시도이다.
도 4는 도 2의 A부분 확대도이다.
도 5는 도 2의 C부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 내부를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 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 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈(10)의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈(10)의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 A부분 확대도이다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 후술되는 배터리 모듈(10)의 전후 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 배터리 모듈(10)의 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 셀 어셈블리(100), 모듈 케이스(200) 및 소화 패드(300)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(100)는, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 여기서 배터리 셀은 이차 전지를 의미할 수 있다. 이러한 배터리 셀은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 배터리 셀은 파우치형 전지셀일 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 배터리 셀의 양측 중 적어도 일측에는 전극 리드가 구비될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용할 수 있다. 이를 위해 모듈 케이스(200)는, 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용하기 위한 내부 수용 공간이 마련될 수 있다. 이러한 모듈 케이스(200)는, 내열성 및 강성이 강한 재질을 포함할 수 있다.
상기 소화 패드(300)는, 셀 어셈블리(100)의 상부에 배치될 수 있다. 일례로서, 상기 소화 패드(300)의 내부에는 소화 성분이 내장될 수 있다. 예로서, 상기 소화 성분은 고성능 소화제인 플루오르화 케톤을 고분자쉘이 감싸는 형태의 마이크로 캡슐일 수 있다. 그리고 상기 소화 성분은, 대략 120 ~ 220℃의 온도 범위에서 반응하여 소화제를 셀 어셈블리(100) 방향으로 배출하도록 구성될 수 있다.
또한, 소화 패드(300)는, 셀 어셈블리(100)의 온도를 감지하도록 구성된 서미스터(T, thermistor)의 적어도 일부를 수용하도록 구성될 수 있다.
배터리 모듈(10)의 온도를 모니터링하기 위한 방식에는 여러 가지가 존재할 수 있는데, 전술한 서미스터(T)를 이용하는 방식이 이용될 수도 있다. 이 경우, 서미스터(T)는, 배터리 모듈(10) 내부의 소정 위치에 구비되고 셀 어셈블리(100)에 접촉되게 구성될 수 있다. 일례로서, 서미스터(T)는, 셀 어셈블리(100)의 인접한 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 버스바를 구비하는 버스바 프레임(B)에 구비될 수도 있다. 또한, 서미스터(T)와 연결된 제어 장치, 이를테면 BMS(Battery Monitoring System)는, 서미스터(T)로부터 전송된 신호를 통해 셀 어셈블리(100)의 온도를 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 서미스터(T)에는 NTC(Negative Temperature Coefficient)와 같이 온도에 따라 저항값이 달라지는 소자가 구비될 수 있다. 이 때, NTC의 온도에 따른 저항값의 변화로 제어 장치로 입력되는 전압값이 달라질 수 있다. 그리고, 상기 제어 장치는 미리 저장된 참조 테이블 등을 이용하여 입력된 전압값에 따라, 해당 서미스터(T)에 의해 감지된 셀 어셈블리(100)의 온도가 어느 정도인지 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이 소화 패드(300)를 셀 어셈블리(100)의 상부에 배치하는 구성에서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 서미스터(T)는 소화 패드(300)에 적어도 일부가 수용되어 소화 패드(300)와의 간섭이 방지될 수 있다.
한편, 일반적인 배터리 모듈에서는, 특정 배터리 셀에서 열 폭주 현상과 같은 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 특정 배터리 셀로부터 고온 및 고압의 벤팅 가스가 발생될 수 있고, 이러한 벤팅 가스가 산소와 만나게 되면 배터리 모듈의 내부 또는 외부에서 화염이 발생될 수 있다.
그리고, 하나의 배터리 셀에서 발생된 화염은 하나의 배터리 셀과 인접한 다른 배터리 셀로 전이될 위험성이 높고, 이에 따라 다수의 배터리 셀의 동시다발적 발화가 발생될 수 있다. 뿐만 아니라, 하나의 배터리 모듈에서 발생된 화염은 해당 배터리 모듈과 인접한 다른 배터리 모듈로 전이될 위험성이 높고, 이에 따라 다수의 배터리 모듈의 동시다발적 발화가 발생될 수 있다.
본 발명의 배터리 모듈(10)의 경우, 소화 패드(300)를 구비함으로써 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 소화 패드(300)는, 셀 어셈블리(100)의 열적 이벤트 발생에 따라 모듈 케이스(200)의 온도가 일정 온도 범위(예 : 120 ~ 220℃)로 상승하게 되면, 셀 어셈블리(100) 방향으로 소화제를 배출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 어셈블리(100)의 상부에 소화 패드(300)를 배치함으로써 배터리 모듈(10)에서 발생된 화재를 신속히 진압할 수 있다.
또한, 하나의 배터리 모듈(10)에서 발생된 화염의 신속한 진압이 가능하므로, 다수의 배터리 모듈(10) 간의 열 폭주 전파 및 동시다발적 발화를 방지할 수 있다.
또한, 화재 진압을 위한 소화 패드(300)를 셀 어셈블리(100) 상에 배치하면서도 소화 패드(300)와 서미스터(T) 간의 간섭을 방지할 수 있으므로, 배터리 모듈(10) 내의 서미스터(T)의 안정적 배치를 통해 셀 어셈블리(100)의 온도를 정확하게 감지할 수 있다. 이에 따라, 서미스터(T)에 의해 감지된 셀 어셈블리(100)의 온도를 통해 해당 배터리 모듈(10)이 열 폭주 상태인 것으로 판단된 경우, 서미스터(T)와 연결된 제어 장치를 통해 인접 배터리 모듈(10)의 작동을 제어함으로써 배터리 모듈(10)들의 연쇄 발화를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 배터리 모듈(10)의 상세 구조에 대해 보다 더 자세히 살펴보도록 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 모듈 케이스(200)는, 바디 플레이트(210), 상부 플레이트(220) 및 엔드 플레이트(230)를 포함할 수 있다.
상기 바디 플레이트(210)는, 셀 어셈블리(100)의 양 측면 및 하부를 커버하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 바디 플레이트(210)는, 대략 'U자 형'으로 구성될 수 있다.
상기 상부 플레이트(220)는, 셀 어셈블리(100)의 상부를 커버하도록 구성될 수 있다. 이 때, 상부 플레이트(220)는, 상기 바디 플레이트(210)의 양 측단 상에 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다.
상기 엔드 플레이트(230)는, 셀 어셈블리(100)의 전면 및 후면을 커버하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 엔드 플레이트(230)는, 전술한 버스바 프레임(B)을 커버하도록 구성될 수 있다. 또한, 엔드 플레이트(230)는, 바디 플레이트(210)의 전, 후단 및 상부 플레이트(220)와 용접 등의 방식으로 상호 결합될 수 있다.
한편, 상부 플레이트(220)와 셀 어셈블리(100)의 상부 사이에는 소화 패드(300)가 배치될 수 있다. 즉, 소화 패드(300)는, 6면이 밀폐된 모듈 케이스(200)의 공간 내에서 셀 어셈블리(100)의 상부에 배치되어 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시 소화제를 배출하도록 구성될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 내열성이 강한 모듈 케이스(200)의 공간 내에 소화 패드(300)가 배치될 수 있으므로, 화염이 모듈 케이스(200)의 외부로 배출되는 것을 지연시키면서도 모듈 케이스(200) 내에서 발생된 화재를 신속히 진압할 수 있다.
도 5는 도 2의 C부분 확대도이다.
도 5를 참조하면, 상기 소화 패드(300)는, 바디 플레이트(210) 및 엔드 플레이트(230)와 이격되어 배치될 수 있다. 일례로서, 소화 패드(300)는, 배터리 모듈(10)의 좌우 방향(Y축 방향)으로 바디 플레이트(210)와 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 소화 패드(300)는, 배터리 모듈(10)의 전후 방향(X축 방향)으로 엔드 플레이트(230)와 이격되어 배치될 수 있다.
이에 따라, 바디 플레이트(210)와 상부 플레이트(220) 간, 바디 플레이트(210)와 엔드 플레이트(230) 간 및 엔드 플레이트(230)와 상부 플레이트(220) 간의 조립 시의 조립 공차를 확보할 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200) 내에서의 소화 패드(300)의 배치에 따라, 모듈 케이스(200)의 조립성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈(10)의 내부를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 소화 패드(300)는, 상하 방향으로 상부 플레이트(220)와 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 바디 플레이트(210)와 상부 플레이트(220) 간 및 엔드 플레이트(230)와 상부 플레이트(220) 간의 조립 시의 조립 공차를 확보할 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200) 내에서의 소화 패드(300)의 배치에 따라, 모듈 케이스(200)의 조립성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 소화 패드(300)는, 홈부(310)를 더 포함할 수 있다.
상기 홈부(310)는, 소화 패드(300)의 내측 방향으로 함입되어 형성되고, 서미스터(T)의 적어도 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 서미스터(T)와 소화 패드(300) 간의 간섭이 보다 확실하게 방지될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 소화 패드(300)가 배치된 배터리 모듈(10)에서, 배터리 모듈(10) 내의 서미스터(T)의 안정적 배치를 통해 셀 어셈블리(100)의 온도를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 홈부(310)에는, 상하 방향으로 연장되어 홈부(310)에 수용된 서미스터(T)의 적어도 일부를 감싸도록 구성된 별도의 실링부재(예: 실리콘) 등이 구비될 수 있다. 이러한 실링부재는, 소화 패드(300)로부터 소화제가 배출될 때, 서미스터(T) 방향으로 소화제가 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시, 서미스터(T)가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1)을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 전술한 배터리 모듈(10)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 이러한 배터리 팩(1)은, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치를 더 포함할 수 있다. 일례로서, 배터리 팩(1)은, BMS(Battery Management System), 전류 센서 및 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 배터리 모듈(10)은, 셀 어셈블리(100)의 상부에 소화 패드(300)를 배치함으로써 배터리 모듈(10)에서 발생된 화재를 신속히 진압할 수 있다. 이에 따라, 다수의 배터리 모듈(10) 간의 열 폭주 전파 및 동시다발적 발화를 방지할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 전술한 실시 구성에 따라, 다수의 배터리 모듈(10)이 구비된 배터리 팩(1)의 발화 요인을 억제하고, 배터리 팩(1)의 구조적 안정성을 강화할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 모듈(12)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 배터리 모듈(12)에서, 상기 소화 패드(300)는, 지지부(320)를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부(320)는, 소화 패드(300)의 양측 단부 중 적어도 일측 단부로부터 하향 연장되어 셀 어셈블리(100)의 양 측면 중 적어도 일 측면과 마주보게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 벤팅 가스 및/또는 화염의 압력에 의해 셀 어셈블리(100)에서 진동이 발생할 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)에서, 소화 패드(300)는, 상기 지지부(320)에 의해 셀 어셈블리(100)의 양 측면 중 적어도 일 측면과 마주보게 구성될 수 있다. 이에 따라, 소화 패드(300)는, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시 셀 어셈블리(100) 방향으로 보다 안정적으로 소화제를 배출할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)에 의하면, 신속하면서도 보다 안정적으로 배터리 모듈(12)에서 발생된 화재를 진압할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 모듈(14)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 배터리 모듈(14)은, 탄성부재(E)를 포함할 수 있다.
상기 탄성부재(E)는, 탄성 가압된 상태로 소화 패드(300)의 상부와 모듈 케이스(200)의 상부 플레이트(220) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 탄성부재(E)는, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시, 셀 어셈블리(100)로부터 상측 방향으로 배출된 벤팅 가스 및/또는 화염의 압력에 의해 소화 패드(300)가 셀 어셈블리(100)의 상부로부터 이격되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 탄성부재(E)는, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시, 소화 패드(300)를 셀 어셈블리(100)의 상부 방향으로 가압함으로써, 벤팅 가스 및/또는 화염의 압력에도 소화 패드(300)가 셀 어셈블리(100)의 상부에 안정적으로 배치되도록 가이드할 수 있다. 이에 따라, 소화 패드(300)는, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시 셀 어셈블리(100) 방향으로 보다 안정적으로 소화제를 배출할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)에 의하면, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 벤팅 가스 및/또는 화염의 압력에도 안정적으로 배터리 모듈(14)에서 발생된 화재를 진압할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈(16)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(16)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 12를 참조하면, 상기 배터리 모듈(16)에서, 상기 소화 패드(300)는, 중앙부의 상하 방향 두께가 다른 부분보다 두껍게 형성될 수 있다. 일례로서, 소화 패드(300)의 중앙부는, 소화 패드(300)의 좌우 방향(Y축 방향)에서의 중앙부일 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(16)에서, 소화 패드(300)는, 중앙부에 소화 성분이 다른 부분보다 더 많이 내장될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(16)의 소화 패드(300)는, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시, 배터리 모듈(16) 내부에서 온도가 가장 높은 지점인 셀 어셈블리(100)의 중앙부에 소화제를 보다 집중적으로 배출하도록 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(16)에 의하면, 소화 패드(300)가 셀 어셈블리(100)의 중앙부에 집중적으로 소화제를 배출할 수 있으므로, 보다 신속하게 배터리 모듈(16)에서 발생된 화재를 진압할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배터리 모듈(18)을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(18)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 13을 참조하면, 상기 배터리 모듈(18)에서, 소화 패드(300)는, 돌기부(330)를 더 포함할 수 있다.
상기 돌기부(330)는, 소화 패드(300)의 하부면으로부터 돌출되어 형성되고, 셀 어셈블리(100)의 상부와 마주하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 돌기부(330)는, 소화 패드(300)의 하부면에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 또한, 돌기부(330)는, 소화 패드(300)의 하부면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(18)에서, 소화 패드(300)의 돌기부(330)는, 소화 패드(300)의 하부면으로부터 하측 방향으로 돌출되어 형성되므로, 소화 패드(300)에 내장된 소화제가 하측 방향으로 배출될 때, 돌기부(330)가 형성되지 않은 소화 패드(300)의 하부면에 비해 소화제에 의한 하중에 보다 취약할 수 있다.
따라서, 본 실시예와 같이 소화 패드(300)에 돌기부(330)를 구성하는 경우, 돌기부(330)가 형성된 소화 패드(300)의 부분을 통해 보다 신속하게 소화제가 셀 어셈블리(100) 방향으로 배출될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은 전기 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10, 12, 14, 16, 18 : 배터리 모듈
100 : 셀 어셈블리
T : 서미스터
200 : 모듈 케이스
210 : 바디 플레이트
220 : 상부 플레이트
230 : 엔드 플레이트
300 : 소화 패드
310 : 홈부
320 : 지지부
330 : 돌기부
E : 탄성부재

Claims (11)

  1. 셀 어셈블리;
    상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스; 및
    상기 셀 어셈블리의 상부에 배치되고, 상기 셀 어셈블리의 온도를 감지하도록 구성된 서미스터의 적어도 일부를 수용하는 소화 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는,
    상기 셀 어셈블리의 양 측면 및 하부를 커버하도록 구성된 바디 플레이트;
    상기 셀 어셈블리의 상부를 커버하도록 구성된 상부 플레이트; 및
    상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면을 커버하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함하고,
    상기 상부 플레이트와 상기 셀 어셈블리의 상부 사이에는 소화 패드가 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소화 패드는,
    상기 바디 플레이트 및 상기 엔드 플레이트와 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 소화 패드는,
    상하 방향으로 상기 상부 플레이트와 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제 2항에 있어서,
    탄성 가압된 상태로 상기 소화 패드의 상부와 상기 상부 플레이트 사이에 배치되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 소화 패드는,
    내측 방향으로 함입되어 형성되고, 상기 서미스터의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 소화 패드는,
    상기 소화 패드의 양측 단부 중 적어도 일측 단부로부터 하향 연장되어 상기 셀 어셈블리의 양 측면 중 적어도 일 측면과 마주보게 배치되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 소화 패드는,
    중앙부의 상하 방향 두께가 다른 부분보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 소화 패드는,
    상기 소화 패드의 하부면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 셀 어셈블리의 상부와 마주하도록 구성된 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 10항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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