WO2023038435A1 - 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents
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Abstract
열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 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 모듈 케이스에 구비되고, 상기 셀 어셈블리로부터 배출된 화염을 차단하도록 구성된 커버를 구비한 커넥터를 포함한다.
Description
본 발명은 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2021년 09월 07일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2021-0119358호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
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.
특히, 배터리 모듈에는 통상적으로 배터리 모듈을 구성하는 각각의 배터리 셀들의 전압 및 셀 어셈블리의 온도 등의 정보를 이용하여 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 BMS(Battery Management System)과 같은 제어장치가 연결될 수 있다. 이러한 제어장치의 연결을 위해서는, 배터리 모듈을 구성하는 각각의 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 또한 셀 어셈블리의 온도 측정을 위한 온도 센서와 전기적으로 연결되는 커넥터의 설치가 필요하다.
한편, 종래의 배터리 모듈의 경우, 열적 이벤트 발생시 상기 커넥터를 모듈 케이스에 결합하는 결합부에서 화염이 노출되어 인접 배터리 모듈 간 열적 전파가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열적 이벤트가 발생한 경우에도 구조적 안정성이 확보될 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 모듈 케이스에 구비되고, 상기 셀 어셈블리로부터 배출된 화염을 차단하도록 구성된 커버를 구비한 커넥터를 포함한다.
바람직하게는, 상기 커버는, 상기 모듈 케이스의 외면에 결합되는 제 1 부분 및 상기 모듈 케이스의 내면에 결합되는 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에는 상기 모듈 케이스의 일부가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 2 부분은, 상기 제 1 부분보다 내열성이 강한 소재를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커넥터는, 상기 제 2 부분에서 상기 셀 어셈블리를 향하는 측면에 구비된 열 차단부재를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 2 부분은, 상기 셀 어셈블리를 향하는 측면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 열 차단부재의 가장자리를 둘러싸도록 구성된 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커넥터는, 상기 돌출부로부터 상기 셀 어셈블리 방향으로 절곡되어 형성된 절곡부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커넥터는 상기 제 1 부분과 상기 모듈 케이스 사이의 틈을 밀폐하도록 구성된 실링부를 더 포함하고, 상기 실링부는 상기 제 2 부분보다 내열성이 강한 소재를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 실링부는, 상기 모듈 케이스를 향하는 상기 제 1 부분의 가장자리를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 커넥터는, 상기 모듈 케이스를 관통하여 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이를 결합시키도록 구성된 결합 부재를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커넥터가 구비된 모듈 케이스의 측면은 하향 경사지게 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 커넥터의 커버는, 내열성 및 강성이 강한 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 배터리 모듈에서 발생된 화염이 모듈 케이스의 외부로 배출되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 인접한 배터리 모듈 간의 동시다발적 발화가 억제될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 셀 어셈블리로부터 배출된 화염의 차단이 모듈 케이스의 내측에서 최대한 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 배터리 모듈 간 화염 전이를 최소화함으로써, 다수의 배터리 모듈 간의 동시다발적 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 2 및 도 3은 도 1의 배터리 모듈에 구비된 커넥터를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 A-A' 방향 단면도이다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 열 폭주시의 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 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 2 및 도 3은 도 1의 배터리 모듈(10)에 구비된 커넥터(300)를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 1의 A-A' 방향 단면도이다(상세하게는, 도 4는 도 1의 배터리 모듈(10)을 A-A' 선을 따라 XY 평면에 대해 단면 처리하여 나타낸 도면이다).
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 후술되는 배터리 모듈(10)의 전후 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 배터리 모듈(200)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 커넥터(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.
상기 모듈 케이스(200)는, 셀 어셈블리(100)를 내부에 수용할 수 있다. 이를 위해 모듈 케이스(200)에는 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 커넥터(300)는, 모듈 케이스(200)에 구비될 수 있다. 또한, 커넥터(300)는, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염을 차단하도록 구성된 커버(310)를 포함할 수 있다. 이러한 커넥터(300)는, 셀 어셈블리(100)의 전압 및 온도 등의 정보를 이용하여 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하는 BMS(Battery Management System, 미도시)과 같은 제어장치와 연결될 수 있다. 이를 위해, 커넥터(300)는 셀 어셈블리(100)와 전기적으로 연결될 수 있고, 셀 어셈블리(100)의 온도 측정을 위한 온도 센서(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일반적인 배터리 모듈에서는, 특정 배터리 모듈에서 열 폭주 현상과 같은 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 특정 배터리 모듈 내부에서 고온 및 고압의 벤팅 가스가 발생될 수 있고, 이러한 벤팅 가스가 산소와 만나게 되면 배터리 팩의 내부 또는 외부에서 화염이 발생될 수 있다.
그리고, 배터리 모듈에서 발생된 화염은 특정 배터리 모듈과 인접한 다른 배터리 모듈로 전이될 위험성이 높고, 이에 따라 다수의 배터리 모듈의 동시다발적 발화가 발생될 수 있다. 한편, 종래의 배터리 모듈은 커넥터가 모듈 케이스에 결합된 부분에서 화염이 노출되어 인접 배터리 모듈 간 열적 전파가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명의 배터리 모듈(10)은, 상기 커버(310)를 구비하는 커넥터(300)를 구비함으로써 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 이러한 커넥터(300)의 커버(310)는, 내열성 및 강성이 강한 재질을 포함함으로써, 하나의 배터리 모듈(10)에서 발생된 화염이 모듈 케이스(200)의 외부로 배출되는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 인접한 배터리 모듈(10) 간의 동시다발적 발화가 억제될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 다수의 배터리 모듈(10) 간 화염 전이를 최소화함으로써, 다수의 배터리 모듈(10) 간의 동시다발적 발화를 방지할 수 있다.
이하, 전술한 커넥터(300)의 상세 구조에 대해 보다 더 자세히 살펴보도록 한다.
도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 상기 커버(310)는, 제 1 부분(312) 및 제 2 부분(314)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 부분(312)은, 모듈 케이스(200)의 외면에 결합될 수 있다. 일례로서, 제 1 부분(312)은, 액정폴리머(LCP: Liquid Crystal Polymer) 소재를 포함할 수 있다. 이러한 액정폴리머의 녹는점은, 대략 280℃일 수 있다.
상기 제 2 부분(314)은, 모듈 케이스(200)의 내면에 결합될 수 있다. 일례로서, 제 2 부분(314)은, 세라믹(Ceramic) 또는 알루미늄(Al) 소재를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 부분(314)의 외면에는 내열 코팅(미도시)이 도포될 수 있다. 이러한 내열 코팅의 녹는점은 대략 1,300℃ 이상일 수 있다.
또한, 제 1 부분(312)과 제 2 부분(314) 사이에는, 모듈 케이스(200)의 일부가 배치될 수 있다. 즉, 커넥터(300)의 커버(310)는, 모듈 케이스(200)를 사이에 두고 모듈 케이스(200)의 외면과 내면에 결합된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈(10)의 열 폭주시, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염을 1차적으로 모듈 케이스(200) 내면에 결합된 커버(310)의 일부를 통해 차단할 수 있다. 그리고, 2차적으로 모듈 케이스(200)의 내면을 통해 화염을 차단할 수 있다.
이에 따라, 인접한 배터리 모듈(10) 간의 동시다발적 발화를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 5는 도 1의 배터리 모듈(10)의 열 폭주시의 상태를 나타낸 도면이다. 이 때, 도 5에서 후술되는 화염은 참조부호 'F'로 표기하기로 한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 제 2 부분(314)은, 제 1 부분(312)보다 내열성이 강한 소재를 포함할 수 있다.
즉, 제 2 부분(314)은, 비교적 고온의 환경에서도 손상되지 않고 그 형태가 유지될 수 있다. 따라서, 제 2 부분(314)은, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염이 맞닿더라도 용융되지 않을 수 있다. 또한, 제 2 부분(314)은, 모듈 케이스(200)를 사이에 두고 반대측에 배치된 제 1 부분(312)으로 화염이 전이되는 것을 최소화할 수 있다.
이에 따라, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염의 차단이 모듈 케이스(200)의 내측에서 최대한 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 커넥터(300)는, 열 차단부재(320)를 더 포함할 수 있다.
상기 열 차단부재(320)는, 제 2 부분(314)에서 셀 어셈블리(100)를 향하는 측면에 구비될 수 있다. 일례로서, 열 차단부재(320)는, 실리콘 세라믹 포팅(Slicon Ceramic Potting) 소재를 포함할 수 있다. 즉, 열 차단부재(320)는, 화염에 대한 내성이 강한 소재를 포함할 수 있다. 이러한 열 차단부재(320)의 녹는점은 대략 1,535℃ 이상일 수 있다.
한편, 이러한 열 차단부재(320)는, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염과 직접 맞닿을 수 있다. 특히, 열 차단부재(320)는, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염이 제 1 부분(312)으로 전이되는 것을 최소화할 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200) 내부에서 화염의 차단이 최대한 이루어질 수 있다. 이에 따라, 인접한 배터리 모듈(10) 간의 동시다발적 발화를 최대한 억제할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제 2 부분(314)은, 돌출부(314a)를 포함할 수 있다.
상기 돌출부(314a)는, 제 2 부분(314)의 셀 어셈블리(100)를 향하는 측면으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 이러한 돌출부(314a)는, 열 차단부재(320)의 가장자리를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
한편, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염은 돌출부(314a)의 내측면에 부딪힐 수 있다. 이에 따라, 돌출부(314a)는, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염의 흐름을 열 차단부재(320) 쪽으로 유도할 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 커넥터(300)의 커버(310)보다 내열성이 더 우수한 열 차단부재(320) 측으로 화염의 흐름을 유도할 수 있어 모듈 케이스(200) 외부로의 화염 배출을 보다 더 확실히 억제할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 다시 참조하면, 커넥터(300)는, 실링부(330)를 더 포함할 수 있다.
상기 실링부(330)는, 제 1 부분(312)과 모듈 케이스(200) 사이의 틈을 밀폐하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 실링부(330)는, 흑연 시트(Carbon Sheet) 소재를 포함할 수 있다. 이러한 실링부(330)의 녹는점은 대략 1,650℃ 이상일 수 있다.
또한, 실링부(330)는, 제 1 부분(312)의 가장자리에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다.
특히, 실링부(330)는, 제 2 부분(314)보다 내열성이 강한 소재를 포함할 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염의 외부 노출을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 고온의 환경에서도 제 1 부분(312)과 모듈 케이스(200) 사이의 틈을 통해 모듈 케이스(200) 내부로 외기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 제 1 부분(312)과 모듈 케이스(200) 사이의 틈을 통해 모듈 케이스(200) 외부로 화염이 배출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실링부(330)는, 모듈 케이스(200)를 향하는 제 1 부분(312)의 가장자리를 둘러싸도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 실링부(330)는, 모듈 케이스(200)를 향하는 제 1 부분(312)의 가장자리를 둘러싸도록 구성되어 모듈 케이스(200)의 외면에 면 접촉될 수 있다.
이러한 실시 구성에 의하면, 실링부(330)를 통한 실링 면적 및 화염 차단 면적이 보다 증가할 수 있다. 이에 따라, 모듈 케이스(200) 내부로의 외기 유입 및 인접한 배터리 모듈(10) 사이의 동시다발적 발화를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
한편, 커넥터(300)는, 적어도 하나의 단자(terminal, 340)를 더 포함할 수 있다. 이러한 단자(340)는, 커버(310)에 구비될 수 있다. 일례로서, 단자(340)는, 구리(Cu) 소재를 포함할 수 있다. 이러한 단자(340)의 녹는점은, 대략 1,083℃일 수 있다.
또한, 단자(340)는, 일단이 커버(310)의 외측으로 노출되어 전술한 제어장치와 연결될 수 있다. 또한, 단자(340)의 타단은, 셀 어셈블리(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 단자(340)의 타단은, 별도의 연결 라인(L)을 통해 셀 어셈블리(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 단자(340)의 타단이 셀 어셈블리(100)에 직접 연결되는 것도 가능하다.
도시되지는 않았으나, 모듈 케이스(200)는, 커넥터(300)가 구비된 영역 이외의 부분에 벤팅 홀이 구비될 수 있다. 이에 따라, 셀 어셈블리(100)의 열 폭주시 발생된 벤팅 가스는, 벤팅 홀을 통해 모듈 케이스(200)의 외부로 신속하게 배출될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 다시 참조하면, 커넥터(300)는, 결합 부재(B)를 더 포함할 수 있다.
상기 결합 부재(B)는, 모듈 케이스(200)를 관통하여 제 1 부분(312)과 제 2 부분(314) 사이를 결합시키도록 구성될 수 있다. 일례로서, 결합 부재(B)는, 렌치 볼트일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
이러한 실시 구성에 의하면, 제 1 부분(312)과 제 2 부분(314)이 모듈 케이스(200)의 외면과 내면에 각각 밀착될 수 있다. 이에 따라, 화염의 모듈 케이스(200) 외부로의 배출을 더 안정적으로 억제할 수 있다.
도 6은 도 1의 배터리 모듈(10)을 포함하는 배터리 팩(1)을 나타낸 도면이다.
도 6을 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, 커넥터(300)가 모듈 케이스(200)에 결합된 부분에서 화염이 외부로 노출되는 것이 최소화될 수 있다. 이에 따라 인접한 배터리 모듈(10) 간의 동시다발적 발화가 억제될 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 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(12)을 나타낸 도면이다. 이 때, 도 8에서 후술되는 화염은 참조부호 'F'로 표기하기로 한다.
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 7 및 도 8을 참조하면, 상기 배터리 모듈(12)에서, 커넥터(300)는, 절곡부(D)를 더 포함할 수 있다.
상기 절곡부(D)는, 돌출부(314a)로부터 셀 어셈블리(100) 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 구체적으로 절곡부(D)는, 셀 어셈블리(100) 측을 향해 방사상 외측으로 절곡되도록 구성될 수 있다. 일례로서, 절곡부(D)는, 상하 방향(Z축 방향)으로 한 쌍으로 구비될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
이러한 절곡부(D)는, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염의 흐름을 더 약화시킬 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염은, 셀 어셈블리(100)와 마주하는 절곡부(D)의 측면에 부딪히면서 열 차단부재(320) 측을 향할 수 있다. 이 경우, 모듈 케이스(200) 외부로의 화염의 노출이 보다 확실하게 차단될 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(12)에 의하면, 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염의 흐름을 약화시킬 수 있을 뿐 아니라, 인접한 배터리 모듈(12) 간의 동시다발적 발화를 보다 최소화할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(14)을 나타낸 도면이다. 이 때, 도 10에서 후술되는 화염은 참조부호 'F'로 표기하기로 한다.
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 9 및 도 10을 참조하면, 상기 배터리 모듈(14)에서, 커넥터(300)가 구비된 모듈 케이스(200)의 측면은 하향 경사지게 구성될 수 있다.
이에 따라, 커넥터(300) 또한 모듈 케이스(200)에 하향 경사진 형태로 구비될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)에 의하면, 셀 어셈블리(100)에서 배출된 화염은, 하향 경사진 형태로 구성된 제 2 커버(314), 열 차단부재(320) 등에 부딪히게 되어 그 흐름이 하측 방향으로 절곡될 수 있다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(14)에 의하면, 커넥터(300)의 하향 경사진 배치를 통해 셀 어셈블리(100)로부터 배출된 화염의 흐름을 약화시킬 수 있을 뿐 아니라, 인접한 배터리 모듈(14) 간의 동시다발적 발화를 보다 더 최소화할 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.
Claims (12)
- 셀 어셈블리;상기 셀 어셈블리를 내부에 수용하는 모듈 케이스; 및상기 모듈 케이스에 구비되고, 상기 셀 어셈블리로부터 배출된 화염을 차단하도록 구성된 커버를 구비한 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 1항에 있어서,상기 커버는,상기 모듈 케이스의 외면에 결합되는 제 1 부분; 및상기 모듈 케이스의 내면에 결합되는 제 2 부분을 포함하고,상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이에는, 상기 모듈 케이스의 일부가 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 2항에 있어서,상기 제 2 부분은,상기 제 1 부분보다 내열성이 강한 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 2항에 있어서,상기 커넥터는,상기 제 2 부분에서 상기 셀 어셈블리를 향하는 측면에 구비된 열 차단부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 4항에 있어서,상기 제 2 부분은,상기 셀 어셈블리를 향하는 측면으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 열 차단부재의 가장자리를 둘러싸도록 구성된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 5항에 있어서,상기 커넥터는,상기 돌출부로부터 상기 셀 어셈블리 방향으로 절곡되어 형성된 절곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 2항에 있어서,상기 커넥터는,상기 제 1 부분과 상기 모듈 케이스 사이의 틈을 밀폐하도록 구성된 실링부를 더 포함하고,상기 실링부는,상기 제 2 부분보다 내열성이 강한 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 7항에 있어서,상기 실링부는,상기 모듈 케이스를 향하는 상기 제 1 부분의 가장자리를 둘러싸도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 2항에 있어서,상기 커넥터는,상기 모듈 케이스를 관통하여 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이를 결합시키도록 구성된 결합 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 1항에 있어서,상기 커넥터가 구비된 모듈 케이스의 측면은 하향 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
- 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 11항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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