WO2023149629A1 - 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

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WO2023149629A1
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battery module
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battery
cover
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류상우
강달모
최지순
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and a vehicle, and more particularly, relates to a battery module in which gas is discharged but flame is not emitted when a battery cell is ignited, a battery pack including the same, and a vehicle. .
  • a lithium secondary battery mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials 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 such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator therebetween, and an exterior material that seals and houses the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator and electrolyte interposed therebetween.
  • a lithium ion battery (LIB) or a lithium polymer battery (Polymer Lithium Ion Battery) is used. , PLIB), etc.
  • the electrodes of these lithium secondary batteries may be formed by coating a positive electrode or negative electrode active material on a current collector such as an aluminum or copper sheet, mesh, film, or foil and then drying it. .
  • Lithium secondary batteries are currently in the limelight due to their advantages such as high operating voltage and extremely high energy density.
  • organic electrolytes are used, overcharging of lithium secondary batteries causes overcurrent and overheating, which in severe cases can lead to explosions or fires due to ignition. There is a problem that causes
  • Various types of secondary batteries include a battery module in which a case capable of protecting the battery cell is provided and a plurality of battery cells are stacked and inserted into the case, and a battery pack including a plurality of battery modules.
  • a flame when a flame is generated in at least one of the battery cells inside the case of the battery module, when the flame leaks out of the case of the battery module, it may propagate to other battery modules and may cause a dangerous situation to a user.
  • a battery module or battery pack is installed in an electric vehicle and a battery cell catches fire and the flame leaks out, a driver driving the electric vehicle may get burned or be in a dangerous situation.
  • a technical problem to be achieved by the present invention is to provide a battery module, a battery pack including the same, and a vehicle that can prevent the outflow of the flame while discharging gas to the outside of the case when a flame is generated in the battery cell.
  • a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a case accommodating the battery cell stack and having a first outlet through which gas is discharged; an exhaust path member mounted on the case to provide an exhaust path for the gas, and to discharge the gas but prevent the outflow of flame; and a cover coupled to the case to cover the exhaust passage member and having a second outlet through which gas moved through the exhaust passage member is discharged, and one cover included in the case is adjustable in length. It can be provided to the battery module characterized in that provided.
  • first outlet formed in the case and the second outlet formed in the cover are formed in opposite directions, and the gas is guided from the first outlet to the second outlet while being guided by the exhaust passage member. may spill out.
  • the case may include a lower cover in which the battery cell laminate is accommodated; and an upper cover coupled to the lower cover, to which the exhaust passage member is mounted, on which the first outlet is formed, and whose length is adjusted, wherein the cover is coupled to the upper cover, and the exhaust passage member is the upper cover. It may be located between the cover and the upper cover.
  • the upper cover may include a first plate having a concave-convex first rail; and a second plate having a concavo-convex second rail formed to correspond to the first rail of the first plate and coupled to the first plate.
  • the lengths of the first plate and the second plate may be adjusted while moving with each other along the first rail and the second rail.
  • an insertion groove into which the exhaust passage member is inserted may be formed at an end of the upper cover.
  • one exhaust path member among the plurality of exhaust path members and another exhaust path member adjacent thereto may be arranged in a zigzag pattern.
  • the exhaust path member the inner partition formed with a coupling groove; at least one height-adjustable partition coupled to the coupling groove of the inner partition; And it may include an outer partition covering the inner partition.
  • the coupling groove is formed on at least one of upper and lower sides of the inner partition, and a protrusion corresponding to the shape of the coupling groove is formed in the height adjustment partition, and the protrusion of the height adjustment partition is formed on the inner partition. It may be coupled to the coupling groove.
  • it further includes a fixing pin for fixing the height-adjustable partition, a through hole is formed on a side surface of the inner partition, a plurality of fixing grooves are formed in the height-adjustable partition, and the fixing pin is formed on the inner partition. It passes through the through hole and is inserted into one of the plurality of fixing grooves of the height-adjustable partition to fix the height-adjustable partition.
  • the outer partition may be coupled to the inner partition in a sliding manner.
  • a guide groove is formed at an edge of the inner partition
  • a protrusion is formed at an edge of the outer partition
  • the protrusion of the outer partition may move along the guide groove of the inner partition
  • a battery pack including the battery module described above may be provided, and a vehicle including the battery module may be provided.
  • Embodiments of the present invention when a flame occurs in the battery cell, the gas is discharged to the outside of the case by the exhaust path member mounted on the case, but there is an effect of preventing the outflow of the flame.
  • FIG. 1 is a combined perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a state in which a cover is removed from a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • 4 to 6 are diagrams showing how a case separated from a battery module according to an embodiment of the present invention is coupled and adjusted in length.
  • FIGS. 7 to 11 are diagrams illustrating a process of assembling an exhaust path member in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a height-adjusted state of an exhaust path member in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing a state in which the length of an exhaust path member is adjusted in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a view showing another embodiment of Figure 3, an embodiment in case the length of the case is increased.
  • FIG. 15 is a view showing another embodiment of FIG. 3, which is an embodiment in case the length of the case is reduced.
  • FIG. 16 is a view showing another embodiment of FIG. 3, in which the number of exhaust path members is reduced.
  • each component or a specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of explanation. Therefore, the size of each component does not fully reflect the actual size. If it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such description will be omitted.
  • the term 'coupling' or 'connection' refers to the case where one member and another member are directly coupled or directly connected, as well as when one member is indirectly coupled to another member through a joint member, or indirectly Including cases connected to
  • FIG. 1 is a combined perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a battery module according to an embodiment of the present invention
  • 4 to 6 are perspective views of a state in which the cover is removed
  • FIGS. 4 to 6 are views showing a state in which a case separated from a battery module according to an embodiment of the present invention is coupled and length is adjusted
  • FIGS. 7 to 11 are It is a view showing a process of assembling an exhaust path member in a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a view showing a height-adjusted state of an exhaust path member in a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing the length of the exhaust path member in the battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a view showing another embodiment of FIG. 3, in which the length of the case is increased.
  • 15 is a view showing another embodiment of FIG. 3, an embodiment when the length of the case is reduced
  • FIG. 16 is a view showing another embodiment of FIG. 3, exhaust This is an embodiment in which the number of path members is reduced.
  • a battery module 10 includes a battery cell stack 100, a case 200, an exhaust passage member 300, and a cover 400. .
  • the battery cell stack 100 is formed by stacking a plurality of battery cells equipped with electrode leads.
  • a battery cell may have various structures, and a plurality of battery cells may be stacked in various ways.
  • An electrode lead provided in the battery cell is a type of terminal exposed to the outside and connected to an external device, and a conductive material may be used.
  • the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may be disposed in opposite directions with respect to the length direction of the battery cell, or the positive electrode lead and negative electrode lead may be disposed in the same direction with respect to the length direction of the battery cell.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may be made of various materials.
  • the positive electrode lead may be made of aluminum and the negative electrode lead may be made of copper.
  • the electrode lead may be electrically coupled to a bus bar (not shown).
  • Battery cells are unit cells arranged in the order of positive plate-separator-negative plate or bi-cells arranged in the order of positive plate-separator-negative plate-separator-positive plate-separator-negative plate according to the battery capacity. It may have a structure in which a plurality of layers are stacked.
  • the battery cell stack 100 may include a plurality of cartridges (not shown) accommodating each battery cell.
  • Each cartridge (not shown) may be manufactured by injection molding of plastic, and a plurality of cartridges (not shown) formed with a storage unit capable of accommodating battery cells may be stacked.
  • a cartridge assembly in which a plurality of cartridges (not shown) are stacked may include a connector element or a terminal element.
  • the connector element may include, for example, various types of electrical connection parts or connection members to be connected to a battery management system (BMS) capable of providing data on voltage or temperature of a battery cell.
  • BMS battery management system
  • the terminal element is a main terminal connected to the battery cell and includes a positive terminal and a negative terminal, and the terminal element is provided with a terminal bolt to be electrically connected to the outside.
  • battery cells may have various shapes.
  • the battery cell stack 100 is accommodated in the case 200 and a first outlet 225 through which gas is discharged is formed.
  • the case 200 may be provided to surround the battery cell stack 100 .
  • the case 200 surrounds the entire battery cell stack 100 and thereby protects the battery cell stack 100 from external vibration or impact.
  • one cover included in the case 200 is prepared to be able to adjust the length by various methods. A detailed description of the length adjustment of the case 200 will be described later.
  • the case 200 may be formed in a shape corresponding to the shape of the battery cell stack 100 .
  • the case 200 may also be provided in a hexahedral shape to correspond thereto.
  • the case 200 may be manufactured by, for example, bending a plate made of metal, and may be manufactured integrally or separately.
  • the case 200 may be made of a steel material that can withstand flame, but the material of the case 200 is not limited to steel and may include various metals.
  • the case 200 may include a mica plate formed of mica having heat insulation properties and heat resistance to prevent outflow of flame.
  • the mica plate may include not only a flat mica plate but also a mixed shape of a flat surface and a curved surface.
  • the case 200 may include a lower cover 210 and an upper cover 220 .
  • the battery cell stack 100 is accommodated in the lower cover 210 .
  • the upper cover 220 is coupled to the lower cover 210, and referring to FIG. 3, the exhaust passage member 300 is mounted on the upper cover 220. Also, a first outlet 225 is formed in the upper cover 220 .
  • the exhaust passage member 300 may be coupled to the insertion groove 226 of the upper cover 220.
  • gas generated in the battery cell stack 100 inside the case 200 is provided to move toward the exhaust path member 300 through the first outlet 225 of the upper cover 220 .
  • the upper cover 220 may be provided to be adjustable in length.
  • the upper cover 220 may include a first plate 221 and a second plate 223 .
  • a concave-convex first rail 222 is formed on the first plate 221, and a concave-convex second rail ( 224) is formed.
  • the first plate 221 and the second plate 223 may be coupled through a first rail 222 and a second rail 224 . Also, the first plate 221 and the second plate 223 are provided to move with each other along the first rail 222 and the second rail 224 . As such, while the first plate 221 and the second plate 223 are moved, the length of the upper cover 220 may be adjusted.
  • the length adjustment method of the upper cover 220 may be more diverse. In this way, if the length of the upper cover 220 is adjusted, there is an advantage that it can be applied to battery cells having various lengths.
  • an insertion groove 226 may be formed at an end of the upper cover 220, and the exhaust path member 300 is inserted into and fixed to the insertion groove 226.
  • a method in which the exhaust passage member 300 is coupled to the upper cover 220 may vary.
  • Case 200 may be formed with a through portion (not shown) through which the aforementioned connector element or terminal element may be exposed to the outside. That is, the connector element or terminal element may be electrically connected to a predetermined external part or member, and a through portion may be formed in the case 200 so that the electrical connection is not hindered by the case 200 .
  • the exhaust passage member 300 is mounted on the case 200 to provide a gas discharge path, and is provided to discharge the gas but prevent the outflow of flame.
  • the number of exhaust path members 300 may be plural, and one exhaust path member 300a among the plurality of exhaust path members 300 and another exhaust path member 300b adjacent thereto may be They can be arranged in a zigzag pattern.
  • the gas moves from the first outlet 225 in the direction of the arrow in FIG. 3 and is discharged through the second outlet 410, but the flame is blocked by the exhaust passage member 300 and cannot move.
  • the exhaust path member 300 may include an inner partition 310, a height adjusting partition 320, and an outer partition 330.
  • the inner partition 310 is located inside the outer partition 330, and a coupling groove 311 may be formed in the inner partition 310.
  • the height adjustment partition 320 is coupled to the coupling groove 311 of the inner partition 310 .
  • Coupling groove 311 may be formed in various positions of the inner partition 310, for example, may be formed on the upper and lower sides as shown in FIG.
  • coupling grooves 311 are formed on both the upper and lower sides of the inner partition 310 , but the coupling groove 311 may be formed only on one of the upper and lower sides of the inner partition 310 .
  • One or more height-adjusting partitions 320 may be provided and coupled to the coupling groove 311 of the inner partition 310 .
  • a protrusion 321 corresponding to the shape of the coupling groove 311 may be formed in the height-adjusting partition 320, and the protrusion 321 of the height-adjusting partition 320 is the inner partition 310. It may be configured to be coupled to the coupling groove 311 of.
  • the height adjustment partition 320 can adjust the overall height of the exhaust path member 300 while moving upward and downward along the coupling groove 311 of the inner partition 310 . A detailed description of this will be given later.
  • the height-adjustable partition 320 may be fixed by a fixing pin 340 .
  • a through hole 312 may be formed on a side surface of the inner partition 310 , and a plurality of fixing grooves 322 may be formed in the height adjustment partition 320 .
  • FIG. 9 shows a state in which a plurality of height-adjusting partitions 320 are coupled to the upper side of the inner partition 310 in FIG. 8 along the longitudinal direction and each of the height-adjusting partitions 320 is fixed with a fixing pin 340.
  • the height-adjusting partition 320 may be moved upward from FIG. 8 and the height-adjusting partition 320 may be fixed with the fixing pin 340, thereby adjusting the height of the exhaust passage member 300. This becomes possible
  • the fixing pin 340 passes through the through hole 312 of the inner partition 310 and is inserted into one of the plurality of fixing grooves 322 of the height adjustment partition 320 to fix the height adjustment partition 320.
  • the height of the exhaust passage member 300 may be determined according to the position of the height-adjustable partition 320 in the vertical direction.
  • the outer partition 330 is configured to cover the inner partition 310 .
  • the outer partition 330 may cover the inner partition 310 in various ways, and for example, as shown in FIG. 10 , the outer partition 330 may be coupled to the inner partition 310 in a sliding manner.
  • the guide groove 313 is formed on the edge of the inner partition 310
  • the protrusion 331 is formed on the edge of the outer partition 330
  • the protrusion 331 of the outer partition 330 may be provided to move along the guide groove 313 of the inner partition 310.
  • the outer partition 330 moves from the inner partition 310 so that the overall length of the exhaust passage member 300 can be adjusted to become longer.
  • the cover 400 is coupled to the case 200 so as to cover the exhaust passage member 300, and the cover ( 400) is formed with a second outlet 410.
  • the cover 400 is coupled to the upper cover 220, and the exhaust passage member 300 is positioned between the cover 400 and the upper cover 220.
  • the gas generated inside the case 200 moves to the exhaust passage member 300 through the first outlet 225 of the upper cover 220, and from the exhaust passage member 300 to the second outlet of the cover 400. It is discharged to the outside through the outlet 410.
  • the first outlet 225 formed in the case 200 and the second outlet 410 formed in the cover 400 are formed in opposite directions. Since the flame basically moves upward, according to the above structure, even if the flame rises upward through the first discharge port 225, it cannot move because it is blocked by the exhaust passage member 300, and therefore, the flame moves through the first discharge port (225). 225) and cannot move to the second outlet 410 formed in the opposite direction.
  • the gas can be discharged from the first outlet 225 to the second outlet 410 while being guided by the exhaust passage member 300, but the flame cannot be discharged through the second outlet 410.
  • the battery cell stack 100 is accommodated in the case 200 .
  • a first outlet 225 is formed in the upper cover 220 of the case 200, and the exhaust passage member 300 is mounted on the upper cover 220.
  • the second outlet 410 of the cover 400 is formed in the opposite direction away from the first outlet 225 of the upper cover 220 .
  • the first plate 221 on which the concave-convex first rail 222 is formed and the second plate 223 on which the concave-convex second rail 224 is formed are combined so that the length can be adjusted while moving. arranged to do
  • the exhaust passage member 300 may include an inner partition 310, a height-adjustable partition 320, an outer partition 330, and a fixing pin 340, and exhaust is exhausted by the height-adjustable partition 320.
  • the height of the path member 300 can be adjusted, and the outer partition 330 can be slidably provided along the inner partition 310 so that the length can be adjusted.
  • the exhaust path member 300 After the length of the case 200 is adjusted and the height and length of the exhaust path member 300 are adjusted, when the exhaust path member 300 is mounted on the case 200, the flame is blocked by the exhaust path member 300 and does not move. However, the gas may be discharged through the same path as in FIG. 3 .
  • the case 200 may be formed of a plate made of metal or a mica plate, and since the first outlet 225 and the second outlet 410 are located in opposite directions, the battery inside the case 200 The flame generated by ignition of the cell cannot be extinguished.
  • the exhaust passage member 300 may be provided in various ways. Referring to FIG. 14, when the number of battery cells or battery cell stacks 100 is large or the length of the battery cells or battery cell stacks 100 is long compared to FIG. 3, the case 200 is adjusted to be long, The length of the exhaust path member 300 may also be adjusted to be long so as to correspond to the size of the case 200 .
  • the case 200 is adjusted to be short.
  • the length of the exhaust path member 300 may be adjusted to be short so as to correspond to the size of the case 200.
  • FIGS. 14 to 16 is one modified embodiment, and the battery module 10 according to one embodiment of the present invention can be modified more than this.
  • a battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention may include one or more battery modules 10 according to an embodiment of the present invention as described above.
  • the battery pack includes, in addition to the battery module 10, a housing for accommodating the battery module 10 and various devices for controlling charging and discharging of the battery module 10, such as a BMS, current Sensors, fuses, and the like may be further included.
  • a vehicle (not shown) may include the above-described battery module 10 or a battery pack (not shown), and the battery module 10 may be included in the battery pack (not shown). this may be included.
  • the battery module 10 according to an embodiment of the present invention is applied to the vehicle (not shown), for example, a predetermined vehicle (not shown) prepared to use electricity such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. can
  • the present invention relates to a battery module, a battery pack including the same, and an automobile, and is particularly applicable to industries related to secondary batteries.

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Abstract

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 배터리 셀 적층체가 수납되며, 가스가 배출되는 제1 배출구가 형성된 케이스; 케이스에 장착되어 가스의 배출 경로를 제공하며, 가스는 배출되지만 화염의 유출은 방지하도록 마련된 배기경로부재; 및 배기경로부재를 덮을 수 있도록 케이스에 결합되며, 배기경로부재를 통해 이동한 가스가 배출되는 제2 배출구가 형성되는 덮개를 포함하며, 케이스에 포함되는 일 커버는 길이조절 가능하도록 마련된다.

Description

배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
본 출원은 2022년 02월 07일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2022-0015832호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은, 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 셀의 발화시 가스는 배출되지만 화염은 배출되지 않는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 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.
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.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성될 수 있다.
리튬 이차 전지는 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 높다는 등의 장점으로 인해 현재 각광을 받고 있지만, 유기 전해액을 사용하기 때문에 리튬 이차 전지가 과충전되면 과전류 및 과열을 유발하여 심한 경우 폭발이나 발화에 의한 화재의 원인이 되는 문제점이 있다.
다양한 종류의 이차 전지는, 배터리 셀을 보호할 수 있는 케이스가 구비되며 복수의 배터리 셀들이 적층되어 케이스에 인입된 배터리 모듈과, 복수의 배터리 모듈들이 포함된 배터리 팩을 포함한다.
여기서, 배터리 모듈의 케이스 내부의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 화염이 발생한 경우, 화염이 배터리 모듈의 케이스 밖으로 유출되면 다른 배터리 모듈로 전파될 수 있을뿐만 아니라 사용자에게 위험한 상황이 발생될 수도 있다. 예를 들어, 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 전기차에 설치된 상태에서 배터리 셀에 화염이 발생되고 그 화염이 외부로 유출되면 전기차를 운전하고 있는 운전자가 화상을 입거나 위험한 상황에 처할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배터리 셀에 화염이 발생한 경우 가스는 케이스 외부로 배출되지만 화염의 유출은 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 상기 배터리 셀 적층체가 수납되며, 가스가 배출되는 제1 배출구가 형성된 케이스; 상기 케이스에 장착되어 상기 가스의 배출 경로를 제공하며, 상기 가스는 배출되지만 화염의 유출은 방지하도록 마련된 배기경로부재; 및 상기 배기경로부재를 덮을 수 있도록 상기 케이스에 결합되며, 상기 배기경로부재를 통해 이동한 가스가 배출되는 제2 배출구가 형성되는 덮개를 포함하며, 상기 케이스에 포함되는 일 커버는 길이조절 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈에 제공될 수 있다.
또한, 상기 케이스에 형성된 상기 제1 배출구와, 상기 덮개에 형성된 상기 제2 배출구는 서로 반대 방향에 형성되어 있으며, 상기 가스가 상기 제1 배출구로부터 상기 배기경로부재에 의해 가이드되면서 상기 제2 배출구로 유출될 수 있다.
그리고, 상기 케이스는, 상기 배터리 셀 적층체가 수납되는 하부 커버; 및 상기 하부 커버에 결합되고, 상기 배기경로부재가 장착되며, 상기 제1 배출구가 형성되고, 길이가 조절되는 상부 커버를 포함하며, 상기 덮개는 상기 상부 커버에 결합되고, 상기 배기경로부재는 상기 덮개와 상기 상부 커버 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 상부 커버는, 요철 형상의 제1 레일이 형성된 제1 플레이트; 및 상기 제1 플레이트의 상기 제1 레일에 대응되도록 요철 형상의 제2 레일이 형성되며, 상기 제1 플레이트에 결합되는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는 제1 레일과 제2 레일을 따라 서로 이동하면서 길이가 조절될 수 있다.
또한, 상기 상부 커버의 단부에는 상기 배기경로부재가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.
그리고, 복수의 배기경로부재 중 어느 하나의 배기경로부재와, 이웃하는 다른 하나의 배기경로부재는 지그재그로 배치될 수 있다.
또한, 배기경로부재는, 결합홈이 형성된 내측 칸막이; 상기 내측 칸막이의 상기 결합홈에 결합되는 적어도 하나의 높이 조절 칸막이; 및 상기 내측 칸막이를 덮는 외측 칸막이를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 결합홈은 상기 내측 칸막이의 상측 및 하측 중 적어도 하나에 형성되고, 상기 높이 조절 칸막이에는 상기 결합홈의 형상에 대응되는 돌출부가 형성되며, 상기 높이 조절 칸막이의 상기 돌출부가 상기 내측 칸막이의 상기 결합홈에 결합될 수 있다.
또한, 상기 높이 조절 칸막이를 고정하는 고정핀을 더 포함하며, 상기 내측 칸막이의 측면에는 관통홀이 형성되고, 상기 높이 조절 칸막이에는 복수개의 고정홈이 형성되며, 상기 고정핀은 상기 내측 칸막이의 상기 관통홀을 통과하여 상기 높이 조절 칸막이의 복수개의 고정홈 중 하나에 삽입되어 상기 높이 조절 칸막이를 고정할 수 있다.
그리고, 상기 외측 칸막이는 상기 내측 칸막이에 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 내측 칸막이의 가장자리에는 가이드홈이 형성되고, 상기 외측 칸막이의 가장자리에는 돌기부가 형성되며, 상기 외측 칸막이의 상기 돌기부가 상기 내측 칸막이의 상기 가이드홈을 따라 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 배터리 셀에 화염이 발생한 경우 케이스에 장착된 배기경로부재에 의해 가스는 케이스 외부로 배출되지만 화염의 유출은 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 덮개가 제거된 모습의 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 분리된 상태의 케이스가 결합되어 길이 조절되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배기경로부재가 조립되는 과정을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배기경로부재가 높이 조절된 모습을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배기경로부재가 길이 조절된 모습을 도시한 도면이다.
도 14은 도 3의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 케이스의 길이가 증가한 경우의 실시예이다.
도 15는 도 3의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로, 케이스의 길이가 감소한 경우의 실시예이다.
도 16은 도 3의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로, 배기경로부재의 개수가 감소한 경우의 실시예이다.
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.
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.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 덮개가 제거된 모습의 사시도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 분리된 상태의 케이스가 결합되어 길이 조절되는 모습을 도시한 도면이며, 도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배기경로부재가 조립되는 과정을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배기경로부재가 높이 조절된 모습을 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배기경로부재가 길이 조절된 모습을 도시한 도면이고, 도 14은 도 3의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 케이스의 길이가 증가한 경우의 실시예이며, 도 15는 도 3의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로, 케이스의 길이가 감소한 경우의 실시예이고, 도 16은 도 3의 또 다른 실시예를 도시한 도면으로, 배기경로부재의 개수가 감소한 경우의 실시예이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀 적층체(100)와, 케이스(200)와, 배기경로부재(300)와, 덮개(400)를 포함한다.
배터리 셀 적층체(100)는 전극 리드가 구비된 복수의 배터리 셀이 적층되어 구성된다. 배터리 셀은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 또한, 복수의 배터리 셀들은 다양한 방식으로 적층될 수 있다. 배터리 셀에 구비되는 전극 리드는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다.
전극 리드는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다. 양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다.
양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 다양한 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 양극 전극 리드는 알루미늄 재질로 제작되고, 음극 전극 리드는 구리 재질로 제작될 수 있다.
전극 리드는 버스바(미도시)에 전기적으로 결합될 수 있다. 배터리 셀은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
배터리 셀 적층체(100)는 각각의 배터리 셀을 수납하는 카트리지(미도시)가 복수로 구비될 수 있다. 각각의 카트리지(미도시)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀을 수납할 수 있는 수납부가 형성된 복수의 카트리지들(미도시)이 적층될 수 있다.
복수의 카트리지들(미도시)이 적층된 카트리지 조립체에는 커넥터 요소 또는 단자 요소가 구비될 수 있다. 커넥터 요소는, 예를 들어, 배터리 셀의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다.
그리고, 단자 요소는 배터리 셀에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함하며, 단자 요소는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 셀은 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 케이스(200)에는 배터리 셀 적층체(100)가 수납되며, 가스가 배출되는 제1 배출구(225)가 형성된다. 예를 들어, 케이스(200)는 배터리 셀 적층체(100)를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 케이스(200)는 배터리 셀 적층체(100)의 전체를 둘러싸며 이에 의해 외부의 진동이나 충격으로부터 배터리 셀 적층체(100)를 보호한다.
그리고, 케이스(200)에 포함되는 일 커버는 다양한 방식에 의해 길이조절이 가능하도록 마련된다. 케이스(200)의 길이조절에 대한 상세한 설명은 후술한다.
케이스(200)는 배터리 셀 적층체(100)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀 적층체(100)가 육면체 형상으로 마련되는 경우 케이스(200)도 이에 대응되도록 육면체 형상으로 마련될 수 있다.
케이스(200)는 예를 들어, 금속 재질의 플레이트를 절곡하여 제조될 수 있으며, 일체형으로 제조될 수도 있고, 또는 분리형으로 제조될 수도 있다. 여기서, 케이스(200)는 화염에 견딜 수 있는 스틸 재질로 제작될 수 있지만 케이스(200)의 재질이 스틸에 한정되는 것은 아니며 다양한 금속이 포함될 수 있다.
그리고, 케이스(200)는 화염의 유출을 방지할 수 있도록 단열성과 내열성을 겸비한 운모로 형성된 운모플레이트를 포함할 수 있다. 여기서 운모 플레이트는 평평한 운모판 뿐만 아니라 평면과 곡면이 혼합된 형상도 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 케이스(200)는 하부 커버(210)와, 상부 커버(220)를 포함할 수 있다. 하부 커버(210)에는 배터리 셀 적층체(100)가 수납된다.
상부 커버(220)는 하부 커버(210)에 결합되며, 도 3을 참조하면, 상부 커버(220)에는 배기경로부재(300)가 장착된다. 그리고, 상부 커버(220)에는 제1 배출구(225)가 형성된다. 여기서, 배기경로부재(300)는 상부 커버(220)의 삽입홈(226)에 결합될 수 있다. 그리고, 케이스(200) 내부의 배터리 셀 적층체(100)에서 발생된 가스가 상부 커버(220)의 제1 배출구(225)를 통해 배기경로부재(300)측으로 이동하도록 마련된다.
상부 커버(220)는 길이 조절가능하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 상부 커버(220)는 제1 플레이트(221)와 제2 플레이트(223)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 플레이트(221)에는 요철 형상의 제1 레일(222)이 형성되고, 제2 플레이트(223)에는 제1 플레이트(221)의 제1 레일(222)에 대응되도록 요철 형상의 제2 레일(224)이 형성된다.
도 5 및 도 6에서와 같이 제1 플레이트(221)와 제2 플레이트(223)는 제1 레일(222)과 제2 레일(224)을 통해 결합될 수 있다. 그리고, 제1 플레이트(221)와 제2 플레이트(223)가 제1 레일(222)과 제2 레일(224)을 따라 서로 이동하도록 마련된다. 이와 같이, 제1 플레이트(221)와 제2 플레이트(223)가 이동하면서 상부 커버(220)의 길이가 조절될 수 있다.
다만, 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 상부 커버(220)의 길이 조절 방식은 보다 다양할 수 있다. 이와 같이, 상부 커버(220)의 길이가 조절되면 다양한 길이를 가지는 배터리 셀에 대해서도 적용가능한 장점이 있다.
여기서, 상부 커버(220)의 단부에는 삽입홈(226)이 형성될 수 있으며, 배기경로부재(300)가 삽입홈(226)에 삽입되어 고정된다. 다만, 배기경로부재(300)가 상부 커버(220)에 결합되는 방식은 다양할 수 있다.
케이스(200)에는 전술한 커넥터 요소 또는 단자 요소가 외부로 노출될 수 있는 관통부(미도시)가 형성될 수 있다. 즉, 커넥터 요소 또는 단자 요소는 외부의 소정 부품 내지 부재와 전기적으로 연결될 수 있는데, 이러한 전기적 연결이 케이스(200)에 의해 방해되지 않도록 케이스(200)에 관통부가 형성될 수 있다.
배기경로부재(300)는 케이스(200)에 장착되어 가스의 배출 경로를 제공하며, 가스는 배출되지만 화염의 유출은 방지하도록 마련된다.
도 3을 참조하면, 배기경로부재(300)는 복수일 수 있으며, 복수의 배기경로부재(300) 중 어느 하나의 배기경로부재(300a)와, 이웃하는 다른 하나의 배기경로부재(300b)는 지그재그로 배치될 수 있다.
즉, 어느 하나의 배기경로부재(300a)가 케이스(200)의 제1 둘레부(227)로부터 이격되는 경우, 이웃하는 다른 하나의 배기경로부재(300b)는 케이스(200)의 제2 둘레부(228)로부터 이격되도록 구성될 수 있다.
여기서, 가스는 제1 배출구(225)로부터 도 3의 화살표 방향을 따라 이동하여 제2 배출구(410)을 통해 배출되지만, 화염은 배기경로부재(300)에 막혀 이동할 수 없다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 배기경로부재(300)는 내측 칸막이(310)와, 높이 조절 칸막이(320)와, 외측 칸막이(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
내측 칸막이(310)는 외측 칸막이(330)의 내측에 위치하며, 내측 칸막이(310)에는 결합홈(311)이 형성될 수 있다. 내측 칸막이(310)의 결합홈(311)에는 높이 조절 칸막이(320)가 결합된다. 결합홈(311)은 내측 칸막이(310)의 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어 도 7에서와 같이 상측과 하측에 형성될 수 있다.
도 7에서는 내측 칸막이(310)의 상측과 하측 모두에 결합홈(311)이 형성되어 있지만, 결합홈(311)은 내측 칸막이(310)의 상측과 하측 중 하나에만 형성될 수도 있다.
높이 조절 칸막이(320)는 하나 이상 구비되어 내측 칸막이(310)의 결합홈(311)에 결합될 수 있다. 도 7을 참조하면, 높이 조절 칸막이(320)에는 결합홈(311)의 형상에 대응되는 돌출부(321)가 형성될 수 있으며, 높이 조절 칸막이(320)의 돌출부(321)가 내측 칸막이(310)의 결합홈(311)에 결합되도록 구성될 수 있다.
높이 조절 칸막이(320)는 내측 칸막이(310)의 결합홈(311)을 따라 상측과 하측으로 이동하면서 배기경로부재(300)의 전체 높이를 조절할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
높이 조절 칸막이(320)는 고정핀(340)에 의해 고정될 수 있다. 이를 위해, 도 7에서와 같이 내측 칸막이(310)의 측면에는 관통홀(312)이 형성되고, 높이 조절 칸막이(320)에는 복수개의 고정홈(322)이 형성될 수 있다.
그리고, 도 8에서와 같이, 고정핀(340)이 내측 칸막이(310)의 관통홀(312)과, 높이 조절 칸막이(320)의 고정홈(322)에 함께 삽입되어 도 9에서와 같이 높이 조절 칸막이(320)를 고정할 수 있다. 도 9는, 도 8에서 내측 칸막이(310)의 상측에 길이 방향을 따라 복수의 높이 조절 칸막이(320)를 각각 결합하고 고정핀(340)으로 높이 조절 칸막이(320) 각각을 고정시킨 모습을 도시하고 있다.
그리고, 도 12에서와 같이 도 8로부터 높이 조절 칸막이(320)를 상측으로 이동하여 고정핀(340)으로 높이 조절 칸막이(320)를 고정할 수 있으며, 이에 의해 배기경로부재(300)의 높이 조절이 가능해진다.
즉, 고정핀(340)은 내측 칸막이(310)의 관통홀(312)을 통과하여 높이 조절 칸막이(320)의 복수개의 고정홈(322) 중 하나에 삽입되어 높이 조절 칸막이(320)를 고정하며, 높이 조절 칸막이(320)의 상하 방향의 위치에 따라 배기경로부재(300)의 높이가 결정되도록 구성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 외측 칸막이(330)는 내측 칸막이(310)를 덮도록 구성된다. 외측 칸막이(330)는 다양한 방식으로 내측 칸막이(310)를 덮을 수 있으며, 예를 들어, 도 10에서와 같이 외측 칸막이(330)가 내측 칸막이(310)에 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있다.
즉, 하나의 실시예로, 내측 칸막이(310)의 가장자리에는 가이드홈(313)이 형성되고, 외측 칸막이(330)의 가장자리에는 돌기부(331)가 형성되며, 외측 칸막이(330)의 돌기부(331)가 내측 칸막이(310)의 가이드홈(313)을 따라 이동하도록 마련될 수 있다.
예를 들어, 도 13에서와 같이 이와 같이, 외측 칸막이(330)가 내측 칸막이(310)로부터 이동하여 배기경로부재(300)의 전체 길이가 길어지도록 조절될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 덮개(400)는 배기경로부재(300)를 덮을 수 있도록 케이스(200)에 결합되며, 배기경로부재(300)를 통해 이동한 가스가 배출될 수 있도록 덮개(400)에는 제2 배출구(410)가 형성된다. 여기서, 덮개(400)는 상부 커버(220)에 결합되고, 배기경로부재(300)는 덮개(400)와 상부 커버(220) 사이에 위치한다.
즉, 케이스(200) 내부에서 발생된 가스는 상부 커버(220)의 제1 배출구(225)를 통해 배기경로부재(300)로 이동하며, 배기경로부재(300)로부터 덮개(400)의 제2 배출구(410)를 통해 외부로 배출된다.
여기서, 케이스(200)에 형성된 제1 배출구(225)와 덮개(400)에 형성된 제2 배출구(410)는 서로 반대 방향에 형성된다. 화염은 기본적으로 상측으로 이동하므로, 전술한 구조에 의하면, 화염이 제1 배출구(225)를 통해 상측으로 올라오더라도 배기경로부재(300)에 막혀 이동할 수 없으며, 따라서, 화염은 제1 배출구(225)와 반대 방향에 형성된 제2 배출구(410)까지 이동할 수 없다.
이에 의해, 가스는 제1 배출구(225)로부터 배기경로부재(300)에 의해 가이드되면서 제2 배출구(410)로 유출될 수 있지만, 화염은 제2 배출구(410)를 통해 배출될 수 없다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 케이스(200) 내부에는 배터리 셀 적층체(100)가 수납된다. 도 3을 참조하면, 케이스(200)의 상부 커버(220)에는 제1 배출구(225)가 형성되며, 배기경로부재(300)가 상부 커버(220)에 장착된다.
그리고, 도 2 및 도 3을 참조하면, 덮개(400)의 제2 배출구(410)는 상부 커버(220)의 제1 배출구(225)로부터 멀리 떨어져 반대 방향에 형성되어 있다.
케이스(200)는 요철 형상의 제1 레일(222)이 형성된 제1 플레이트(221)와, 요철 형상의 제2 레일(224)이 형성된 제2 플레이트(223)가 결합되어 이동하면서 길이 조절이 가능하도록 마련된다.
여기서, 배기경로부재(300)는 내측 칸막이(310)와, 높이 조절 칸막이(320)와, 외측 칸막이(330)와 고정핀(340)을 구비할 수 있으며, 높이 조절 칸막이(320)에 의해 배기경로부재(300)의 높이 조절이 가능하고, 외측 칸막이(330)가 내측 칸막이(310)를 따라 슬라이딩 가능하게 마련되어 길이 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.
케이스(200)의 길이가 조절되고, 배기경로부재(300)의 높이와 길이가 조절된 후 배기경로부재(300)가 케이스(200)에 장착되면 화염은 배기경로부재(300)에 막혀 이동하지 못하지만 가스는 도 3에서와 같은 경로를 통해 배출될 수 있다.
여기서, 케이스(200)는 금속 재질의 플레이트 또는 운모플레이트로 형성될 수 있고, 또한, 제1 배출구(225)와 제2 배출구(410)는 서로 반대 방향에 위치하므로, 케이스(200) 내부의 배터리 셀에서 발화되어 발생한 화염은 배출되지 못한다.
이에 의해, 배터리 셀에 화염이 발생한 경우 가스는 케이스(200) 외부로 배출되지만 화염의 유출은 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 배기경로부재(300)는 다양한게 마련될 수 있다. 도 14를 참조하면, 도 3에 비해 배터리 셀 또는 배터리 셀 적층체(100)의 개수가 많거나, 배터리 셀 또는 배터리 셀 적층체(100)의 길이가 긴 경우 케이스(200)를 길게 조절하고, 케이스(200)의 크기에 대응되도록 배기경로부재(300)의 길이도 길게 조절할 수 있다.
그리고, 도 15를 참조하면, 도 3에 비해 배터리 셀 또는 배터리 셀 적층체(100)의 개수가 적거나, 배터리 셀 또는 배터리 셀 적층체(100)의 길이가 짧은 경우 케이스(200)를 짧게 조절하고, 케이스(200)의 크기에 대응되도록 배기경로부재(300)의 길이도 짧게 조절할 수 있다.
그리고, 도 16을 참조하면, 도 3에 비해 배터리 셀의 폭발력이 약한 경우 낮은 강성 구조의 적용이 가능하므로 배기경로부재(300)의 개수를 줄여서 비용을 절감할 수 있다.
다만, 도 14 내지 도 16 각각은 하나의 변형 실시예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 이보다 더 많은 변형 실시가 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에, 이러한 배터리 모듈(10)을 수납하기 위한 하우징, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 모듈(10) 또는 배터리 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(미도시)에는 상기 배터리 모듈(10)이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 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 발명 은배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것으로서, 특히, 이차 전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (14)

  1. 복수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체;
    상기 배터리 셀 적층체가 수납되며, 가스가 배출되는 제1 배출구가 형성된 케이스;
    상기 케이스에 장착되어 상기 가스의 배출 경로를 제공하며, 상기 가스는 배출되지만 화염의 유출은 방지하도록 마련된 배기경로부재; 및
    상기 배기경로부재를 덮을 수 있도록 상기 케이스에 결합되며, 상기 배기경로부재를 통해 이동한 가스가 배출되는 제2 배출구가 형성되는 덮개를 포함하며,
    상기 케이스에 포함되는 일 커버는 길이조절 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스에 형성된 상기 제1 배출구와, 상기 덮개에 형성된 상기 제2 배출구는 서로 반대 방향에 형성되어 있으며,
    상기 가스가 상기 제1 배출구로부터 상기 배기경로부재에 의해 가이드되면서 상기 제2 배출구로 유출되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 배터리 셀 적층체가 수납되는 하부 커버; 및
    상기 하부 커버에 결합되고, 상기 배기경로부재가 장착되며, 상기 제1 배출구가 형성되고, 길이가 조절되는 상부 커버를 포함하며,
    상기 덮개는 상기 상부 커버에 결합되고, 상기 배기경로부재는 상기 덮개와 상기 상부 커버 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상부 커버는,
    요철 형상의 제1 레일이 형성된 제1 플레이트; 및
    상기 제1 플레이트의 상기 제1 레일에 대응되도록 요철 형상의 제2 레일이 형성되며, 상기 제1 플레이트에 결합되는 제2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는 제1 레일과 제2 레일을 따라 서로 이동하면서 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 상부 커버의 단부에는 상기 배기경로부재가 삽입되는 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    복수의 배기경로부재 중 어느 하나의 배기경로부재와, 이웃하는 다른 하나의 배기경로부재는 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    배기경로부재는,
    결합홈이 형성된 내측 칸막이;
    상기 내측 칸막이의 상기 결합홈에 결합되는 적어도 하나의 높이 조절 칸막이; 및
    상기 내측 칸막이를 덮는 외측 칸막이를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합홈은 상기 내측 칸막이의 상측 및 하측 중 적어도 하나에 형성되고, 상기 높이 조절 칸막이에는 상기 결합홈의 형상에 대응되는 돌출부가 형성되며,
    상기 높이 조절 칸막이의 상기 돌출부가 상기 내측 칸막이의 상기 결합홈에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 높이 조절 칸막이를 고정하는 고정핀을 더 포함하며,
    상기 내측 칸막이의 측면에는 관통홀이 형성되고,
    상기 높이 조절 칸막이에는 복수개의 고정홈이 형성되며,
    상기 고정핀은 상기 내측 칸막이의 상기 관통홀을 통과하여 상기 높이 조절 칸막이의 복수개의 고정홈 중 하나에 삽입되어 상기 높이 조절 칸막이를 고정하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 외측 칸막이는 상기 내측 칸막이에 슬라이딩 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내측 칸막이의 가장자리에는 가이드홈이 형성되고, 상기 외측 칸막이의 가장자리에는 돌기부가 형성되며,
    상기 외측 칸막이의 상기 돌기부가 상기 내측 칸막이의 상기 가이드홈을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140021961A (ko) * 2012-08-13 2014-02-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
US20160254578A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Gogoro Inc. Portable electrical energy storage device with in-situ formable fluid channels
US20180241017A1 (en) * 2015-10-28 2018-08-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electronic apparatus case and battery pack including the same
KR20210129513A (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 화염 배출 방지 구조를 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 자동차 및 ess
KR20210137910A (ko) * 2020-05-11 2021-11-18 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩, 및 자동차
KR20220015832A (ko) 2020-07-31 2022-02-08 주식회사 닷 돌출형 기반 스마트 태블릿

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160020234A (ko) 2014-08-13 2016-02-23 현대자동차주식회사 배터리팩 자동 소화 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140021961A (ko) * 2012-08-13 2014-02-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
US20160254578A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Gogoro Inc. Portable electrical energy storage device with in-situ formable fluid channels
US20180241017A1 (en) * 2015-10-28 2018-08-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Electronic apparatus case and battery pack including the same
KR20210129513A (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 화염 배출 방지 구조를 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 자동차 및 ess
KR20210137910A (ko) * 2020-05-11 2021-11-18 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩, 및 자동차
KR20220015832A (ko) 2020-07-31 2022-02-08 주식회사 닷 돌출형 기반 스마트 태블릿

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