KR20240041432A - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20240041432A
KR20240041432A KR1020220120415A KR20220120415A KR20240041432A KR 20240041432 A KR20240041432 A KR 20240041432A KR 1020220120415 A KR1020220120415 A KR 1020220120415A KR 20220120415 A KR20220120415 A KR 20220120415A KR 20240041432 A KR20240041432 A KR 20240041432A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery cell
cooling channel
cooling
battery module
Prior art date
Application number
KR1020220120415A
Other languages
English (en)
Inventor
김지만
Original Assignee
한화에어로스페이스 주식회사
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 한화에어로스페이스 주식회사 filed Critical 한화에어로스페이스 주식회사
Priority to KR1020220120415A priority Critical patent/KR20240041432A/ko
Publication of KR20240041432A publication Critical patent/KR20240041432A/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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • 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
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • 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
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/673—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
    • 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

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)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 배터리 셀의 열폭주가 인접 배치된 배터리 셀로 전이되는 것을 방지하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀, 배터리 셀의 양측면에 각각 구비되며 내부에 냉각 채널을 구비하는 다수의 냉각 유닛을 포함하고, 다수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 온도가 미리 설정된 일정 온도 이상일 때 냉각 채널로 소화약재가 공급될 수 있다.

Description

배터리 모듈 {BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 셀의 열폭주가 인접 배치된 배터리 셀로 전이되는 것을 방지하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.
이러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 진행 중이며, 최근 들어 리튬 이차전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)의 배터리 셀로 제조되어 다수 개를 연결하여 모듈 형태로 구성하여 사용하고 있다.
한편, 배터리 모듈은 장시간 사용될 경우, 배터리로부터 열이 발생하게 되고, 특히 충전 시에는 내부의 온도가 급격히 상승하게 되며, 이와 같은 배터리의 온도 상승은 배터리의 수명을 단축시키게 되고, 배터리의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 최악의 경우 발화 또는 폭발이 발생될 수 있다.
이와 같이 배터리의 온도가 상승하여 열폭주가 발생할 때 인접한 배터리로 열이 전달되거나 인접한 배터리도 함께 열폭주하는 것을 방지하고자 배터리 사이에는 단열 시트가 배치되지만, 배터리는 온도 상승시 부풀어오르는 스웰링 현상이 발생하게 되어 단열 시트를 압축시키게 되고, 압축된 단열 시트는 성능이 대폭 저하되어 열전달을 차단하지 못하여 인접한 배터리의 열폭주를 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
즉, 단열 시트를 설치해도 어느 하나의 배터리에서 열폭주가 발생하면, 인접 배치된 다른 배터리로 온도 상승이 전파되어 열폭주 현상이 확산되는 문제가 있다.
따라서, 온도 상승과 열폭주가 다른 배터리 모듈로 전파되는 것을 억제할 수 있는 배터리 모듈이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 셀의 열폭주가 인접 배치된 배터리 셀로 전이되는 것을 방지하여 2차 피해를 예방할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 하는 것이다.
또한, 배터리 셀의 온도 상승시 배터리 셀이 스웰링 현상으로 부풀더라도 배터리 셀의 열을 신속하게 효과적으로 방열하고 냉각할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 양측면에 각각 구비되며 내부에 냉각 채널을 구비하는 다수의 냉각 유닛을 포함하고, 상기 다수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 온도가 미리 설정된 일정 온도 이상일 때 상기 냉각 채널로 소화약재가 공급될 수 있다.
이러한 상기 냉각 유닛은 상기 배터리 셀에 밀착되는 내측 패널, 상기 내측 패널과 마주보며 상기 냉각 채널을 형성하고, 일측단이 절곡되며 연장되게 형성되어 상기 배터리 셀의 하단부의 일부를 감싸는 외측 패널을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 내측 패널과 외측 패널은, 적어도 어느 하나에서 돌출되어 형성되며 돌출된 부분이 나머지 하나를 지지하는 복수의 볼록부를 구비하여 상기 복수의 볼록부 사이에 상기 냉각 채널을 형성할 수 있다.
이러한 상기 복수의 볼록부는 상기 내측 패널과 외측 패널에 각각 구비되고, 상기 내측 패널에 형성된 복수의 볼록부와 상기 외측 패널에 형성된 복수의 볼록부가 서로 지지되도록 구비될 수 있다.
또는, 상기 복수의 볼록부는 상기 내측 패널과 외측 패널에 각각 구비되고, 상기 내측 패널에 형성된 복수의 볼록부가 상기 외측 패널에 형성된 복수의 볼록부 사이에 위치되도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 냉각 채널은, 일 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 등간격 이격되는 다수의 제1 채널, 타 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 등간격 이격되게 구비되며 상기 다수의 제1 채널과 교차하여 연결되는 다수의 제2 채널을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 배터리 모듈에 따르면 배터리 셀의 열폭주가 인접 배치된 배터리 셀로 전이되는 것을 방지하여 2차 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배터리 셀의 온도 상승시 배터리 셀이 스웰링 현상으로 부풀더라도 냉각 유닛에 소화약재를 신속하게 공급할 수 있어서 배터리 셀의 열을 효과적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀과 냉각 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 냉각 유닛의 냉각 채널을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀과 냉각 유닛을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀과 냉각 유닛을 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 냉각 유닛의 냉각 채널을 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 배터리 셀과 냉각 유닛을 보여주는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 배터리 모듈(1)은 다수의 배터리 셀(10), 다수의 배터리 셀(10) 사이에 개재된 다수의 단열 시트(20), 배터리 셀(10)의 양측면에 각각 구비되며 내부에 냉각 채널(130)을 구비하는 다수의 냉각 유닛(100)을 포함하고, 다수의 배터리 셀(10) 중 적어도 하나의 온도가 미리 설정된 일정 온도 이상일 때 냉각 채널(130)로 소화약재가 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈(1)은 다수의 배터리 셀(10), 단열 시트(20), 냉각 유닛(100), 측면 패널(30), 열전달 시트(40), 쿨링 플레이트(60), 상부 플레이트(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 셀(10)은 다수개로 구비되어 일방향으로 적층되어 조립될 수 있으며, 일예로, 파우치형(pouched type) 이차전지일 수 있으며, 전극 리드(미도시)가 외부로 돌출된 구조를 가질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
단열 시트(20)는 다수개로 구비되어 각각 다수의 배터리 셀(10) 사이에 개재될 수 있으며 배터리 셀(10) 간의 열 전파를 완화시키거나 차단하기 위해 마련된다. 이러한 단열 시트(20)는 각각 배터리 셀(10)과 간격을 두고 배치될 수 있으며, 보다 정확하게는 배터리 셀(10)에 구비되는 후술할 냉각 유닛(100)과 간격을 두고 배치될 수 있다.
냉각 유닛(100)은 다수개로 구비되어 배터리 셀(10)의 양측면에 각각 구비될 수 있으며, 내부에 냉각 채널(130)을 구비할 수 있다.
이러한 냉각 유닛(100)은 배터리 셀(10)의 온도 상승시 배터리 셀(10)을 냉각하기 위해 마련되는 것으로 배터리 셀(10)에 밀착된 상태로 구비되는 것이 바람직하며 열전도성이 높은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 냉각 유닛(100)은 배터리 셀(10)의 둘레를 감싸도록 형성되는 것이 바람직하며, 배터리 셀(10)의 양측면에 각각 구비되며 하단이 후술할 열전달 시트(40)와 접촉되어 배터리 셀(10)을 냉각한다.
측면 패널(30)은 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10) 중 가장 양끝에 배치된 배터리 셀(10)의 외측면을 각각 덮도록 배치될 수 있으며, 즉, 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 이러한 측면 패널(30)은 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10)의 둘레를 감싸도록 형성되거나 4개로 마련되어 각각 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10)의 외측면을 덮도록 배치되어 고정될 수 있다.
열전달 시트(40)는 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10)의 하부를 덮도록 배치되며 열전도성이 높은 재질로 형성될 수 있으며 배터리 셀(10)에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 기능을 제공할 수 있다.
이러한 열전달 시트(40)는 보다 효과적으로 방열하기 위해 그 하측에 열발산 부재(50)가 부착될 수 있으며, 열발산 부재(50)는 열전달 시트(40)의 방열 성능을 높이는 기능을 제공할 수 있다.
쿨링 플레이트(60)는 열전달 시트(40)의 하부에 설치될 수 있으며, 즉, 열발산 부재(50)의 하부에 설치될 수 있고, 내부에 냉각수가 유동하는 냉각 유로(61)를 구비할 수 있다.
이러한 쿨링 풀레이트는 냉각 유로(61)와 연결되며 외부로 노출되는 인렛부(62)와 아웃렛부(미도시)가 구비될 수 있으며 냉각수가 인렛부(62)를 통해 냉각 유로(61)에 유입되어 순환한 후 아웃렛부를 통해 배출될 수 있다.
그리고, 인렛부(62)와 아웃렛부는 별도의 펌프와 냉각수 탱크와 연결되어 냉각 유로(61)에 냉각수가 순환할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상부 플레이트(70)는 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10)의 상부를 덮도록 배치되며 배터리 셀(10)의 열이 외부로 전달되는 것을 완화시키거나 방지하기 위해 열을 차단할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
이처럼 배터리 모듈(1)은 일방향으로 적층된 다수의 배터리 셀(10)이 각각 다수의 측면 패널(30), 열전달 시트(40) 또는 쿨링 플레이트(60), 및 상부 플레이트(70)에 의해 둘러싸여 직육면체 형상으로 마련될 수 있다. 그리고, 냉각 유닛(100)이 구비된 다수의 배터리 셀(10) 사이에는 다수의 단열 시트(20)가 구비될 수 있다.
아래에서는 도 2를 참고하여 냉각 유닛(100)에 대해 구체적으로 설명한다.
냉각 유닛(100)은 평상시에는 배터리 셀(10)과 접촉되어 배터리 셀(10)을 열을 열전달 시트(40)로 전파하는 기능을 제공할 수 있고, 내부에 냉각 채널(130)을 구비하여 배터리 셀(10)의 열폭주가 시작된 것으로 판단된 경우 열폭주의 전이를 완화시키거나 차단하는 기능을 제공할 수 있다.
이러한 냉각 유닛(100)은 배터리 셀(10)의 양측면에 각각 밀착되게 구비되어 배터리 셀(10)의 양측면을 덮도록 마련되거나, 배터리 셀(10)의 양측면과 함께 하단부를 덮도록 마련될 수 있으며, 하단부가 열전달 시트(40)에 접촉될 수 있다.
또한, 냉각 유닛(100)은 일측면이 배터리 셀(10)에 밀착되도록 구비되며 타측면이 단열 시트(20)와 마주보도록 구비되되 단열 시트(20)와 간격을 두고 배치될 수 있다.
특히, 냉각 유닛(100)에 구비되는 냉각 채널(130)은 배터리 셀(10)의 열폭주시 소화약재가 공급되어야 해서 배터리 셀(10)이 스웰링 현상으로 부풀어 힘을 가해도 소화약재가 투입될 수 있는 공간을 유지할 수 있도록 볼록부를 구비한 내측 패널(110)과 외측 패널(120)로 구성될 수 있다.
이때, 소화약재는 화염을 진화하거나 화염의 확산을 억제할 수 있는 소화약제(extinguishing agent)를 의미하며, 소화약재를 저장하는 저장고에 저장되어 있다가 다수의 배터리 셀(10) 중 적어도 어느 하나의 열폭주가 시작된 것으로 판단된 경우 해당되는 배터리 셀(10)에 구비된 냉각 유닛(100)의 냉각 채널(130)에 공급될 수 있다.
또한, 배터리 셀(10)에 열폭주가 시작된 것을 감지하는 방법으로는 오프 가스 센서를 이용하여 오프 가스를 감지하거나 온도 센서를 이용하여 배터리 셀(10)의 온도를 감지하여 판단할 수 있다.
배터리 셀(10)은 열폭주시 오프 가스가 발생되기 때문에 배터리 모듈(1) 내부에 배치된 오프 가스 센서에서 오프 가스가 감지되면 적어도 하나의 배터리 셀(10)에서 열폭주가 시작된 것으로 판단할 수 있고, 이 경우에는 다수의 냉각 유닛(100)의 냉각 채널(130)에 모두 소화약재를 공급할 수 있다.
그리고, 배터리 셀(10)은 열폭주시 온도가 급격히 상승하게 되는데, 다수의 배터리 셀(10) 중 적어도 하나의 온도가 미리 설정된 일정 온도 이상일 경우 해당 배터리 셀(10)에서 열폭주가 시작됐거나 시작될 것으로 판단하며, 해당 배터리 셀(10)에 구비된 냉각 유닛(100)의 냉각 채널(130)에 소화약재를 공급할 수 있다. 이때, 미리 설정된 일정 온도는 대략 150℃ 내지 180℃일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 열폭주를 감지하기 위한 온도로 설정될 수 있다.
냉각 유닛(100)의 냉각 채널(130)에 소화약재가 공급되는 경우 냉각 유닛(100)이 배터리 셀(10)과 접촉하여 배터리 셀(10)을 냉각하는 것에 비해 보다 효과적인 냉각이 가능하고, 단열 시트(20)와 함께 해당 배터리 셀(10)의 열폭주가 인접 배치된 배터리 셀(10)에 전이되는 것을 방지할 수 있다.
내측 패널(110)은 배터리 셀(10)에 밀착되며 대략 배터리 셀(10)과 대응되는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
외측 패널(120)은 내측 패널(110)과 마주보며 냉각 채널(130)을 형성하도록 대략 배터리 셀(10)과 대응되는 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 내측 패널(110)과는 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
이러한 외측 패널(120)은 일측단이 절곡되며 연장되게 형성되어 배터리 셀(10)의 하단부의 일부를 감싸는 절곡부(122)를 구비할 수 있다. 배터리 셀(10)은 일측면에 구비되는 외측 패널(120)의 절곡부(122)와 타측면에 구비되는 외측 패널(120)의 절곡부(122)에 의해 하단부가 감싸지고, 일측의 절곡부(122)의 단부와 타측의 절곡부(122)의 단부가 접촉되어 일측의 외측 패널(120)과 타측의 외측 패널(120) 사이의 거리가 유지될 수 있다. 즉, 배터리 셀(10)의 일측면에 구비된 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이가 일정 거리를 유지하고 배터리 셀(10)의 타측면에 구비된 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이가 일정 거리를 유지한 상태로 조립될 수 있다. 단, 배터리 셀(10)의 일측의 절곡부(122)의 단부와 타측의 절곡부(122)의 단부는 일정 간격 이격될 수도 있다.
또한, 내측 패널(110)과 외측 패널(120)은 그 사이에 냉각 채널(130)을 형성하기 위해 복수의 볼록부를 구비할 수 있다.
복수의 볼록부는 내측 패널(110)에 형성되는 복수의 제1 볼록부(111) 또는 외측 패널(120)에 형성되는 복수의 제2 볼록부(121)이거나, 복수의 제1 볼록부(111)와 복수의 제2 볼록부(121)를 포함할 수 있다.
제1 볼록부(111)는 내측 패널(110)의 외측 패널(120)과 마주보는 면에서 돌출되어 형성되며 돌출된 단부는 외측 패널(120)을 지지하도록 형성되고, 복수개로 구비되어 그 사이에 냉각 채널(130)을 형성할 수 있다.
이때, 제1 볼록부(111) 간의 간격은 등간격으로 형성될 수 있으며, 제1 볼록부(111) 사이가 눌리더라도 내측 패널(110)과 외측 패널(120)이 접촉되지 않을 정도의 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 만약, 제1 볼록부(111) 간의 간격이 멀게 형성될 경우 배터리 셀(10)이 팽창하는 스웰링 현상이 발생하는 경우 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이가 압축되면서 냉각 채널(130)이 막히게 되고 소화약재가 투입될 수 없기 때문에, 제1 볼록부(111)는 배터리 셀(10)의 스웰링 현상으로 가압력이 가해져도 냉각 채널(130)을 유지할 수 있는 간격으로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제1 볼록부(111)의 돌출된 단부가 외측 패널(120)을 지지함에 따라 제1 볼록부(111)의 돌출높이만큼 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이에는 냉각 채널(130)이 형성된다.
이러한 제1 볼록부(111)는 내측 패널(110)에서 돌출되어 형성될 수도 있으며, 도시된 바와 같이, 내측 패널(110)의 일부분이 외측 패널(120) 측으로 돌출되도록 변형 가공된 엠보싱 형태로 형성될 수 있다.
제2 볼록부(121)는 외측 패널(120)의 내측 패널(110)과 마주보는 면에서 돌출되어 형성되며 돌출된 단부는 내측 패널(110)을 지지하도록 형성되고, 복수개로 구비되어 그 사이에 냉각 채널(130)을 형성할 수 있다.
이때, 제2 볼록부(121) 간의 간격은 등간격으로 형성될 수 있으며, 제2 볼록부(121) 사이가 눌리더라도 내측 패널(110)과 외측 패널(120)이 접촉되지 않을 정도의 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 만약, 제2 볼록부(121) 간의 간격이 멀게 형성될 경우 배터리 셀(10)이 팽창하는 스웰링 현상이 발생하는 경우 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이가 압축되면서 냉각 채널(130)이 막히게 되고 소화약재가 투입될 수 없기 때문에, 제2 볼록부(121)는 배터리 셀(10)의 스웰링 현상으로 가압력이 가해져도 냉각 채널(130)을 유지할 수 있는 간격으로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 제2 볼록부(121)의 돌출된 단부가 내측 패널(110)을 지지함에 따라 제2 볼록부(121)의 돌출높이만큼 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이에는 냉각 채널(130)이 형성된다.
이러한 제2 볼록부(121)는 외측 패널(120)에서 돌출되어 형성될 수도 있으며, 도시된 바와 같이, 외측 패널(120)의 일부분이 내측 패널(110) 측으로 돌출되도록 변형 가공된 엠보싱 형태로 형성될 수 있다.
이처럼 내측 패널(110)에 복수의 제1 볼록부(111)가 형성되거나 외측 패널(120)에 복수의 제2 볼록부(121)가 형성될 수 있고, 도시된 바와 같이 내측 패널(110)과 외측 패널(120)에 각각 복수의 제1 볼록부(111)와 복수의 제2 볼록부(121)가 형성될 수 있다.
그리고, 제1 볼록부(111)와 제2 볼록부(121)는 서로 지지되도록 구비되어 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이에서 냉각 채널(130)을 형성할 수 있다. 즉, 복수의 제1 볼록부(111)와 복수의 제2 볼록부(121)는 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 서로 지지됨에 따라 냉각 채널(130)을 보다 안정적으로 유지할 수 있고 배터리 셀(10)의 스웰링 현상에 따른 가압력에 의해 냉각 채널(130)이 막히는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 볼록부(111)가 복수의 제2 볼록부(121)의 사이에 위치되도록 구비되어 내측 패널(110)과 외측 패널(120) 사이에서 냉각 채널(130)을 형성할 수 있다. 단, 제1 볼록부(111)와 제2 볼록부(121)의 돌출 높이는 서로 대응되는 것이 바람직하며, 제1 볼록부(111)와 제2 볼록부(121) 사이에 냉각 채널(130)이 형성될 수 있다.
한편, 냉각 채널(130)은 소화약재의 투입시 상하방향의 어느 한쪽만 채워지거나 전후방향의 어느 한쪽만 채워지는 것을 방지하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 사선형태로 형성될 수 있다.
즉, 냉각 채널(130)이 상하방향으로 길게 형성된 경우 하단이 폐쇄되고 상단을 통해 소화약재가 투입되는데 냉각 채널(130)에 투입되어 있던 공기층에 의해 소화약재의 투입속도가 느리거나 투입이 어려울 수 있으며, 속도 차이에 따라 전후 방향의 어느 한쪽만 채워지는 경우 배터리 셀(10)의 열폭주가 전후 방향으로 고르게 제어될 수 없게 된다.
마찬가지로 냉각 채널(130)이 전후방향으로 길게 형성된 경우 양단이 전후 방향으로 개방되어 소화약재가 투입될 수 있으나, 상측에서 공급되는 소화약재가 하측으로 이동한 후 하측에서부터 냉각 채널(130)이 채워짐에 따라 소화약재의 투입속도가 느리고, 배터리 셀(10)의 열폭주가 상하 방향으로 고르게 제어될 수 없게 된다. 따라서, 냉각 채널(130)은 사선 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 냉각 채널(130)은 일 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 등간격 이격되는 다수의 제1 채널(131)과, 타 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 등간격 이격되게 구비되며 다수의 제1 채널(131)과 교차하여 연결되는 다수의 제2 채널(132)을 포함할 수 있다.
즉, 냉각 채널(130)은 'X' 형태로 형성될 수 있으며, 다수의 제1 채널(131)과 제2 채널(132)은 서로 교차지점에서 연결되어 어느 한쪽에서 소화약재가 투입될 때 냉각 채널(130)에 투입되어 있던 공기층이 보다 빠르게 배출되면서 소화약재의 투입시간을 대폭 단축시킬 수 있다.
이를 위해, 제1 볼록부(111)와 제2 볼록부(121)는 도면에 도시된 바와 같이 각각 내측 패널(110)과 외측 패널(120)에서 마름모 형태의 사각 형상으로 돌출되어 형성될 수 있고 사선 방향으로 등간격 이격어 형성될 수 있다.
또한, 도면상 하단부를 제외한 좌측단(전단부), 우측단(후단부), 상단부를 통해 소화약재를 투입할 수 있어서 소화약재의 투입시간을 대폭 단축시킬 수 있으며, 투입된 소화약재는 중력에 의해 하측으로 이동하여 투입될수록 냉각 채널(130)의 수위가 높아지게 된다. 이때, 소화약재의 투입량은 배터리 모듈(1)의 크기와 용량, 성능에 따라 설계될 수 있다.
또한, 냉각 유닛(100)은 소화약재의 투입을 위해 도면상 하단부를 제외한 좌측단(전단부), 우측단(후단부), 상단부 중 적어도 어느 한곳에 인입구가 설치될 수 있으며, 전단벽부, 후단벽부, 상단벽부를 추가로 구비할 수 있다.
그리고, 투입된 소화약재는 배터리 셀(10)의 열폭주에 의해 열을 공급받아 기체와 압력을 발생시킬 수 있으며, 이때 발생된 기체를 배출하기 위해 냉각 유닛(100)에는 벤트 아웃렛이 추가로 구비될 수 있다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면 배터리 셀의 열폭주가 인접 배치된 배터리 셀로 전이되는 것을 방지하여 2차 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배터리 셀의 온도 상승시 배터리 셀이 스웰링 현상으로 부풀더라도 냉각 유닛에 소화약재를 신속하게 공급할 수 있어서 배터리 셀의 열을 효과적으로 냉각할 수 있는 효과가 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 배터리 모듈
10: 배터리 셀
20: 단열 시트
30: 측면 패널
40: 열전달 시트
50: 열발산 부재
60: 쿨링 플레이트
70: 상부 플레이트
100: 냉각 유닛
110: 내측 패널
111: 제1 볼록부
120: 외측 패널
121: 제2 볼록부
122: 절곡부
130: 냉각 채널
131: 제1 채널
132: 제2 채널

Claims (6)

  1. 다수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 양측면에 각각 구비되며 내부에 냉각 채널을 구비하는 다수의 냉각 유닛;을 포함하고,
    상기 다수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 온도가 미리 설정된 일정 온도 이상일 때 상기 냉각 채널로 소화약재가 공급되는 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 유닛은,
    상기 배터리 셀에 밀착되는 내측 패널; 및
    상기 내측 패널과 마주보며 상기 냉각 채널을 형성하고, 일측단이 절곡되며 연장되게 형성되어 상기 배터리 셀의 하단부의 일부를 감싸는 외측 패널;
    을 포함하는 배터리 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 패널과 외측 패널은, 적어도 어느 하나에서 돌출되어 형성되며 돌출된 부분이 나머지 하나를 지지하는 복수의 볼록부를 구비하여 상기 복수의 볼록부 사이에 상기 냉각 채널을 형성하는 배터리 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부는 상기 내측 패널과 외측 패널에 각각 구비되고,
    상기 내측 패널에 형성된 복수의 볼록부와 상기 외측 패널에 형성된 복수의 볼록부가 서로 지지되도록 구비되는 배터리 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부는 상기 내측 패널과 외측 패널에 각각 구비되고,
    상기 내측 패널에 형성된 복수의 볼록부가 상기 외측 패널에 형성된 복수의 볼록부 사이에 위치되도록 구비되는 배터리 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 채널은,
    일 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 등간격 이격되는 다수의 제1 채널; 및
    타 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성되어 등간격 이격되게 구비되며 상기 다수의 제1 채널과 교차하여 연결되는 다수의 제2 채널;
    을 포함하는 배터리 모듈.
KR1020220120415A 2022-09-23 2022-09-23 배터리 모듈 KR20240041432A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220120415A KR20240041432A (ko) 2022-09-23 2022-09-23 배터리 모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220120415A KR20240041432A (ko) 2022-09-23 2022-09-23 배터리 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240041432A true KR20240041432A (ko) 2024-04-01

Family

ID=90667164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220120415A KR20240041432A (ko) 2022-09-23 2022-09-23 배터리 모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240041432A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11881592B2 (en) ESS module having structure capable of preventing external exposure of flame and ESS pack including the same
KR102044409B1 (ko) 이차 전지용 카트리지를 포함하는 배터리 팩
US11616260B2 (en) Cartridge for battery cell and battey module including the same
KR102640329B1 (ko) 배터리 모듈
KR102075101B1 (ko) 냉각 구조가 개선된 배터리 팩
KR20200044579A (ko) 배터리의 대형 모듈
US20110189522A1 (en) Battery pack
JP7170872B2 (ja) ガス排出路を備えたベースプレートを含むバッテリーモジュール及びバッテリーパック並びに電力貯蔵装置
US11581593B2 (en) Energy storage system having structure capable of dissipating heat to adjacent battery modules
US20220029222A1 (en) Battery module and battery pack including the same
KR102381693B1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
US20240088473A1 (en) Battery apparatus
JP2022532887A (ja) バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置
KR20160028849A (ko) 이차 전지용 카트리지를 포함하는 배터리 팩
KR20200044582A (ko) 배터리의 대형 모듈
KR101754947B1 (ko) 이차 전지용 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR101303010B1 (ko) 방폭랙
KR20240041432A (ko) 배터리 모듈
US20230011587A1 (en) Battery pack having thermal diffusion prevention structure between battery modules
EP3993140B1 (en) Battery module having structure capable of rapid cooling, and ess comprising same
KR20230039122A (ko) 열폭주 전이 방지 성능이 향상된 배터리 모듈
KR20220033931A (ko) 배터리 모듈들 간의 열확산 방지구조를 적용한 배터리 팩
KR101769108B1 (ko) 이차 전지용 카트리지
JP7214019B2 (ja) バッテリーラック及びそれを含む電力貯蔵装置
KR102646203B1 (ko) 배터리, 전기 장치, 배터리를 제조하는 방법과 기기