WO2024043711A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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WO2024043711A1
WO2024043711A1 PCT/KR2023/012546 KR2023012546W WO2024043711A1 WO 2024043711 A1 WO2024043711 A1 WO 2024043711A1 KR 2023012546 W KR2023012546 W KR 2023012546W WO 2024043711 A1 WO2024043711 A1 WO 2024043711A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
top cover
housing
battery module
vent hole
stopper
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/012546
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이정훈
정혜미
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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    • 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
    • H01M50/30—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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module that can improve thermal energy discharge performance, suppress internal pressure from increasing, and reduce the possibility of ignition.
  • secondary batteries include an anode, a cathode, and an electrolyte, and generate electrical energy using a chemical reaction.
  • the use of secondary batteries is gradually increasing due to the advantage of being able to charge and discharge.
  • lithium secondary batteries have a high energy density per unit weight, so they are widely used as a power source for electronic communication devices or as a driving source for high-output hybrid vehicles and electric vehicles.
  • lithium secondary batteries such as lithium-ion batteries and lithium-ion polymer batteries with high energy density, discharge voltage, and output stability is increasing.
  • the battery module of the secondary battery has a plurality of pouch cells built into the housing.
  • a pouch cell is manufactured by accommodating and sealing an electrode laminate inside a pouch.
  • An electrode lead is connected to the electrode laminate, and the electrode lead protrudes to the outside of the pouch.
  • a plurality of bus bars are installed on the front and rear sides of the housing, and two or more electrode leads are welded to each bus bar.
  • a plurality of bus bars are arranged in a row on the front and rear sides of the housing.
  • Multiple battery modules may be installed in vehicles or large equipment. Since a plurality of pouch cells are built into the housing of the battery module, as some of the pouch cells overheat or ignite, other pouch cells inside the housing may also ignite or explode in succession. In order to delay or prevent ignition or explosion of such a battery module, an insulating material may be interposed between the pouch cells. Additionally, various cooling structures are applied to suppress overheating of the pouch cell.
  • the battery module disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2020-0030964 (published on March 23, 2020, title of the invention: battery module including heat-shrinkable tube) is equipped with a heat-shrinkable tube that serves as a module housing and a heat sink.
  • a heat-shrinkable tube that serves as a module housing and a heat sink.
  • cooling efficiency is improved.
  • these battery modules also have a structure in which the housing seals the battery module, there may be limitations in delaying overheating or ignition of the pouch cell inside the housing.
  • the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a battery module that can improve thermal energy emission performance.
  • the purpose of the present invention is to provide a battery module that can suppress internal pressure from increasing.
  • the purpose of the present invention is to provide a battery module that can reduce the possibility of ignition.
  • the present invention for solving the above-described problems can be applied to a battery module having a housing that accommodates a plurality of battery cells therein.
  • the battery module includes a housing defining a predetermined internal space. A plurality of battery cells may be accommodated in the internal space.
  • the housing has a vent hole portion.
  • the internal space and external space of the housing may communicate through the vent hole portion.
  • One or more vent hole units may be provided.
  • the housing includes a top cover that is movably installed on the housing.
  • the top cover may be installed to be movable between at least a first position and a second position.
  • the top cover may be movably installed on the housing to open and close the vent hole.
  • the top cover may block at least a portion of the vent hole portion.
  • the openness of the vent hole portion when the top cover is in the second position may be greater than the openness of the vent hole portion when the top cover is in the first position.
  • the opening degree of the vent hole portion may become larger.
  • One or more top covers may be provided.
  • the first top cover can block the first area of the vent hole part, and the second top cover can block the second area of the vent hole part.
  • the first area and the second area may not overlap each other.
  • a portion of the first area and a portion of the second area may overlap each other.
  • the movement of the top cover may include at least one of rotational movement and translational movement.
  • the rotational movement and translational movement may be performed separately or simultaneously.
  • the central axis of the rotational movement may stay at a predetermined position or move.
  • the battery module includes an elastic member that applies elastic force to the top cover so that the top cover moves from the first position to the second position.
  • the elastic member may apply elastic force to the top cover in a direction in which the top cover opens the vent hole portion.
  • the elastic force applied by the elastic member to the top cover may further decrease as the top cover moves from the first position to the second position.
  • the elastic member may be a solid spring such as a coil spring, torsion spring, leaf spring, or disc spring, or a gas spring such as a gas spring.
  • the battery module includes a stopper that prevents the top cover from moving from the first position to the second position.
  • the stopper may support the top cover or the elastic member.
  • the stopper may support the top cover so that the top cover maintains the vent hole portion closed.
  • the stopper may weaken or lose its support for the top cover due to changes in temperature or pressure.
  • the stopper's holding power may weaken as the temperature increases.
  • the stopper may lose its support if the temperature exceeds a predetermined temperature.
  • the stopping power of the stopper may weaken as the internal pressure of the housing increases.
  • the stopper may lose its support if a predetermined pressure is exceeded.
  • the vent hole portion may be formed on the top or side of the housing.
  • the top cover may be slidably installed on the top or side of the housing.
  • the stopper may be made of a material whose rigidity is reduced by thermal decomposition above a preset temperature.
  • the stopper may be formed of a material that melts at a preset temperature or higher and thereby reduces rigidity.
  • the elastic force applied by the elastic member to the top cover may decrease as the top cover is opened.
  • the elastic member is installed in an extended state on the top cover and the housing, and the stopper may support the top cover to prevent the elastic member from shrinking.
  • the top cover may be installed in pairs so as to slide to opposite sides along the longitudinal direction of the housing.
  • a pair of the elastic members may be installed to apply elastic force to each of the pair of top covers.
  • the top cover may be installed to be movable along the longitudinal direction of the housing, and the elastic member may be arranged parallel to the longitudinal direction of the housing.
  • the top cover may be installed to be movable along the width direction of the housing, and the elastic member may be arranged parallel to the width direction of the housing.
  • the contractile force of the elastic member increases than the rigidity of the stopper. Accordingly, since the stopper loses the support force of the top cover, the elastic member can move the top cover to open the vent hole portion.
  • the top cover since the top cover is moved to open the vent hole by the elastic force of the elastic member, it is possible to delay an increase in temperature or pressure due to overheating or ignition of the battery cell.
  • the vent hole part is opened, so that heat energy or flame inside the housing can be quickly discharged to the outside.
  • a rapid increase in temperature or pressure inside the housing can be suppressed, and explosion of the battery module can be delayed.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a battery module according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a state in which the top cover of the battery module of FIG. 1 is moved to open the vent hole portion.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the top cover of the battery module of FIG. 1 is moved to open the vent hole portion.
  • Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the battery module according to the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view schematically showing a third embodiment of a battery module according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a third embodiment of the battery module of FIG. 6.
  • Battery module 110 Battery cell 112: Electrode lead 120: Housing 121: Top 122: Side 123: Vent hole part 125: Supporter part 130: Top cover 132: Fixing part 140: Elastic member 150: Stopper
  • the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be subject to various changes and may be implemented in various different forms. This example is provided solely to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but substitutes or adds to the configuration of one embodiment and the configuration of another embodiment, as well as all changes and equivalents included in the technical spirit and scope of the present invention. It should be understood to include substitutes.
  • Figure 1 is a perspective view schematically showing a first embodiment of a battery module according to the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the battery module of Figure 1
  • Figure 3 is a top cover of the battery module of Figure 1. It is a perspective view schematically showing a state in which the top cover has been moved to open the vent hole
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the top cover has been moved to open the vent hole in the battery module of FIG. 1.
  • the battery module 100 includes a housing 120, a top cover 130, an elastic member 140, and a stopper 150.
  • a plurality of battery cells 110 are accommodated inside the housing 120.
  • a vent hole portion 123 is formed in the housing 120 to connect the inner space of the housing 120 to the outer space.
  • the housing 120 may be made of a non-conductive synthetic resin material.
  • the housing 120 may be formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the battery module 100 cut in the longitudinal direction.
  • the housing 120 may include a metal material or a composite material.
  • the vent hole portion 123 may be formed in the housing 120 in various shapes, such as a rectangular shape, a long hole shape, or a round shape.
  • the size of the vent hole 123 may vary depending on the size of the housing 120, the capacity of the battery module 100, etc.
  • the vent hole portion 123 is shown in the form of a single large hole to facilitate understanding.
  • the vent hole portion 123 may have a plurality of holes spaced apart in a lattice or matrix arrangement.
  • the battery cell 110 may have a structure in which an electrode stack (not shown) is accommodated inside a pouch (not shown).
  • an electrode laminate may be formed by sequentially stacking a cathode, a separator, an anode, and a separator.
  • an electrolyte is accommodated inside the battery cell 110.
  • Electrode leads 112 protrude from both sides of the plurality of battery cells 110, and the plurality of electrode leads 112 are connected to a bus bar (not shown).
  • the arrangement of the electrode lead 112 and the bus bar is not limited to this.
  • a pair of electrode leads 112 may both protrude to one side of the battery cell 110, and a bus bar may be provided on one side of the battery module 100 correspondingly.
  • the plurality of battery cells 110 may be arranged in a line with a slight spacing between them.
  • An elastic panel (not shown) may be interposed between the plurality of battery cells 110. Accordingly, even if swelling of the battery cell 110 occurs, the elastic panel is compressed complementary to this and can absorb the expansion of the battery cell 110 due to the swelling.
  • An insulation panel (not shown) may be interposed between the plurality of battery cells 110.
  • the insulation panel serves to block heat transfer to neighboring battery cells 110 and delay ignition time.
  • One or more battery cells 110 may be disposed between two neighboring insulation panels to form one bank.
  • An insulating cover (not shown) may be installed to surround the outer surface 122 of the battery cell 110.
  • Insulation panels or insulation covers can be made of polyimide film.
  • the insulating cover may be installed surrounding each battery cell 110, may be installed surrounding each bank, or may be installed surrounding all of the stacked battery cells 110.
  • the top cover 130 is movably installed on the housing 120 to open and close the vent hole portion 123.
  • the top cover 130 is formed to be larger than the vent hole portion 123 so as to entirely cover the vent hole portion 123.
  • the top cover 130 may be formed in a square plate shape to cover a portion of the top surface 121 and the side surface 122 of the housing 120.
  • the top cover 130 may be made of a non-conductive synthetic resin material. This top cover 130 can be formed in various shapes as long as it covers the vent hole portion 123.
  • a separate sealing member (not shown) may be installed between the top cover 130 and the housing 120 to seal the inside of the housing 120.
  • the elastic member 140 is installed to apply an elastic force to the top cover 130 in a direction that causes the top cover 130 to open the vent hole portion 123. Accordingly, the direction of the elastic member 140 may vary depending on the direction in which the top cover 130 is opened.
  • a coil spring capable of stretching in the longitudinal direction may be applied as this elastic member 140.
  • the elastic member 140 does not necessarily have to be a coil spring.
  • the stopper 150 supports the top cover 130 so that the top cover 130 maintains the vent hole portion 123 closed, and loses its support for the top cover 130 due to changes in temperature or pressure.
  • the stopper 150 if the stopper 150 exceeds the critical temperature, its rigidity may decrease or it may begin to melt and lose its support for the top cover 130.
  • the critical temperature may be, for example, 150 to 300 degrees Celsius.
  • the stopper 150 may be deformed and lose its support for the top cover 130.
  • the stopper 150 may have sufficient rigidity in the direction of support for the top cover 130, but may have a thin and wide structure so that it can be relatively easily deformed by pressure.
  • the critical temperature may be, for example, 2 atmospheres.
  • the stopper 150 of the embodiment has a rigidity greater than the elastic force of the elastic member 140 when the temperature is lower than the preset temperature and the pressure is lower than the preset pressure. On the other hand, the stopper 150 is deformed above a preset temperature and above a preset pressure, and its rigidity becomes less than the elastic force of the elastic member 140.
  • the temperature or pressure at which the stopper 150 loses its support of the top cover 130 may vary depending on the material, thickness, and shape of the stopper 150.
  • the elastic coefficient of the elastic member 140 may be set based on the temperature or pressure at which the stopper 150 loses its support.
  • a portion of the stopper 150 is supported by a supporter portion 125 that forms part of the housing 120.
  • the supporter portion 125 supports the lower surface of the stopper 150 and prevents the stopper 150 from sagging. Additionally, the supporter unit 125 can minimize vibration of the elastic member 140 due to external force when the vehicle is driven.
  • the contractile force of the elastic member 140 increases than the rigidity of the stopper 150.
  • the top cover 130 is moved to open the vent hole 123 by the elastic force of the elastic member 140. Therefore, when the battery cell 110 is overheated or ignited inside the housing 120 and the temperature or pressure increases, the vent hole portion 123 is opened and the heat energy or flame inside the housing 120 is quickly discharged to the outside. It can be. Additionally, a rapid increase in temperature or pressure inside the housing 120 can be suppressed, and the explosion time of the battery module 100 can be extended.
  • the vent hole portion 123 is formed on the top surface 121 or the side surface 122 of the housing 120, and the top cover 130 is slidably installed on the top surface 121 or the side surface 122 of the housing 120. .
  • the vent hole portion 123 and the top cover 130 may be disposed on the lower surface of the housing 120.
  • the positions of the vent hole portion 123 and the top cover 130 may be appropriately changed in consideration of the possibility of injury to the driver when heat energy or flame is emitted.
  • the positions of the vent hole portion 123 and the top cover 130 may be appropriately designed considering the possibility of damage to the vehicle, the installation location of the battery module 100, etc.
  • the stopper 150 may be formed of a material whose rigidity is reduced by thermal decomposition above a preset temperature. For example, on average, the lithium polymer battery module 100 explodes at approximately 170°C, and the lithium ion battery module 100 explodes at approximately 187°C on average. Polyvinyl resin, polypropylene resin, and polyethylene resin undergo thermal changes at a temperature significantly lower than the above explosion temperature. Therefore, polyvinyl resin, polypropylene resin, polyethylene resin, etc. can be used as the material of the stopper 150. Additionally, the elastic modulus of the elastic member 140 may be set based on the rigidity that decreases at the thermal decomposition temperature of the stopper 150.
  • the stopper 150 may be formed of a material that melts at a preset temperature or higher and thus reduces rigidity. Even if the stopper 150 is melted at a preset temperature or higher, the elastic member 140 can move the top cover 130. Accordingly, the material of the stopper 150 is sufficient as long as it melts at a preset temperature or higher, and may not be made of synthetic resin.
  • the elastic force applied by the elastic member 140 to the top cover 130 decreases as the top cover 130 is opened. That is, when the top cover 130 closes the vent hole 123, the elastic member 140 extends the longest, so the elastic force of the elastic member 140 is the greatest. On the other hand, as the top cover 130 is opened, the length of the elastic member 140 gradually becomes shorter, so the elastic force of the elastic member 140 gradually decreases.
  • the elastic member 140 When the inside of the housing 120 is below a preset temperature or pressure, the elastic member 140 is installed in an extended state on the top cover 130 and the housing 120, and the stopper 150 is the elastic member 140. Supports the top cover 130 to prevent it from shrinking. However, when the inside of the housing 120 exceeds a preset temperature or pressure, the stopper 150 is contracted or deformed, causing the elastic member 140 to contract and move the top cover 130.
  • the top cover 130 is installed in pairs so as to slide to opposite sides along the longitudinal direction of the housing 120. At this time, a pair of elastic members 140 are installed to apply elastic force to each pair of top covers 130. Also, at this time, the elastic members 140 are installed between each top cover 130 and the stopper 150 to support the top covers 130. Accordingly, the vent hole portion 123 formed in the housing 120 can be formed larger. Additionally, this structure can be applied as the size of the battery module 100 increases.
  • the size of the top cover 130 is somewhat exaggerated to facilitate understanding.
  • the top cover 130 is shown to protrude further outward than the battery module 100 when the top cover 130 is open. However, this may vary depending on the installation environment of the battery module 100. For example, it is clear that it is also possible for the top cover 130 to not protrude further outward than the battery module 100 when the top cover 130 is open.
  • Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the battery module according to the present invention.
  • the second embodiment is substantially the same as the first embodiment except for the configuration in which one top cover is installed, the same reference numerals will be assigned to the same configuration and the description will be omitted.
  • one top cover 130 is installed to be movable along the longitudinal direction of the housing 120, and one elastic member 140 may be arranged parallel to the longitudinal direction of the housing 120.
  • the elastic member 140 is installed between the top cover 130 and the stopper 150 to support the top cover 130.
  • the battery module 100 of this structure can be applied to a structure in which the surrounding structure of the battery module 100 blocks one longitudinal side of the housing 120 or the top cover 130 can be opened in only one direction.
  • the battery module 100 can be applied to a form in which the vent hole portion 123 is small in size.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing a third embodiment of the battery module according to the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the third embodiment of the battery module of FIG. 6.
  • the third embodiment is substantially the same as the first embodiment except for the configuration in which the top cover is moved in the width direction of the housing, the same reference numerals will be assigned to the same configuration and the description will be omitted.
  • the top cover 130 is installed to be movable along the width direction of the housing 120, and the elastic member 140 is arranged parallel to the width direction of the housing 120. At this time, two or one top cover 130 may be installed to move along the width direction of the housing.
  • the battery module 100 of this structure can be applied to a structure in which the surrounding structure of the battery module 100 blocks one side of the width direction of the housing 120 or the top cover 130 can be opened in only one direction. Additionally, the battery module 100 can be applied to a form in which the vent hole portion 123 is small in size.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명의 배터리 모듈은, 내부에 복수의 배터리셀이 수용되고, 벤트홀부가 형성되는 하우징; 상기 벤트홀부를 개폐시키도록 상기 하우징에 이동 가능하게 설치되는 탑커버; 상기 탑커버가 상기 벤트홀부를 개방시키는 방향으로 상기 탑커버에 탄성력을 가하도록 설치되는 탄성부재; 및 상기 탑커버가 상기 벤트홀부를 폐쇄한 상태를 유지하도록 상기 탑커버를 지지하고, 온도 또는 압력 변화에 의해 상기 탑커버의 지지력을 상실하는 스토퍼;를 포함한다.

Description

배터리 모듈
본 출원은 2022년 8월 24일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0106032호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 열에너지의 배출 성능을 향상시키고, 내부 압력이 증가되는 것을 억제하며, 발화 가능성을 낮출 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 전해질을 포함하고, 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 이차전지는 충방전이 가능한 장점에 의해 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 이차전지 중에서도 리튬 이차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 구동원 등으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지의 형상 측면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 이차전지의 재료 측면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다.
이차전지의 배터리 모듈은 하우징의 내부에 복수의 파우치셀을 내장한다. 파우치셀은 파우치의 내부에 전극 적층체를 수용하고 밀봉하여 제작된다. 상기 전극 적층체에는 전극리드가 연결되고, 상기 전극리드는 파우치의 외부로 돌출된다. 하우징의 전방측과 후방측에는 복수의 버스바가 설치되고, 각 버스바에는 2개 이상의 전극리드가 용접된다. 복수의 버스바는 하우징의 전방측과 후방측에 일렬로 배열된다.
차량이나 대형 장비에는 복수의 배터리 모듈이 설치될 수 있다. 배터리 모듈의 하우징의 내부에는 복수의 파우치셀이 내장되므로, 일부의 파우치셀이 과열되거나 발화됨에 따라 하우징 내부의 다른 파우치셀도 연쇄적으로 발화되거나 폭발할 수 있다. 이러한 배터리 모듈의 발화나 폭발을 지연시키거나 방지하기 위해 파우치셀들 사이에 단열재가 개재될 수 있다. 또한, 파우치셀의 과열을 억제하도록 다양한 냉각 구조가 적용되기도 한다.
종래의 배터리 모듈은 하우징에 의해 둘러싸여 거의 밀봉되는 구조로 제작된다. 이에 따라, 하우징에 내장된 일부의 파우치셀이 과열되거나 발화되면, 열에너지의 배출이 어려워 배터리 모듈의 발화나 폭발이 빠르게 진행될 수 있다. 또한, 하우징 내부의 압력이 상승되는 속도가 빨라지므로, 배터리 모듈의 폭발이 상대적으로 빨라질 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제2020-0030964호(2020. 03. 23 공개, 발명의 명칭: 열수축성 튜브를 포함하는 배터리 모듈)에 개시된 배터리 모듈은, 모듈 하우징 역할을 수행하는 열수축성 튜브와 히트 싱크를 구비하여, 냉각 효율이 향상된다. 그러나, 이러한 배터리 모듈 역시 하우징이 배터리 모듈을 밀봉하는 구조이므로, 하우징 내부에서 파우치셀의 과열이나 발화를 지연시키기에는 한계가 있을 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열에너지의 배출 성능을 향상시킬 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 내부 압력이 증가되는 것을 억제할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 발화 가능성을 낮출 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 내부에 복수의 배터리셀을 수용하는 하우징을 구비하는 배터리 모듈에 적용 가능하다.
상기 배터리 모듈은, 소정의 내부 공간을 규정하는 하우징을 포함한다. 상기 내부 공간에는 복수의 배터리셀이 수용될 수 있다.
상기 하우징은, 벤트홀부를 구비한다. 상기 하우징의 내부 공간과 외부 공간은 상기 벤트홀부를 통해 연통할 수 있다.
상기 벤트홀부는 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다.
상기 하우징은, 상기 하우징에 이동 가능하게 설치되는 탑커버를 구비한다.
상기 탑커버는 적어도 제1위치와 제2위치 사이에서 이동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 탑커버는 상기 벤트홀부를 개폐하도록 상기 하우징에 이동 가능하게 설치될 수 있다.
상기 탑커버는 상기 벤트홀부의 적어도 일부를 막을 수 있다.
상기 탑커버가 상기 제1위치에 있을 때 상기 벤트홀부의 개방도보다, 상기 탑커버가 상기 제2위치에 있을 때 상기 벤트홀부의 개방도가 더 클 수 있다.
상기 탑커버가 상기 제1위치로부터 상기 제2위치로 이동함에 따라, 상기 벤트홀부의 개방도는 더 커질 수 있다.
상기 탑커버는 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다.
제1탑커버가 벤트홀부의 제1영역을 막을 수 있고, 제2탑커버는 벤트홀부의 제2영역을 막을 수 있다.
상기 제1영역과 제2영역은 서로 중첩되지 않을 수 있다. 선택적으로 상기 제1영역의 일부와 상기 제2영역의 일부는 서로 중첩될 수 있다.
상기 탑커버의 이동은, 회전이동과 병진이동 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 회전이동과 병진이동은 개별적으로 이루어지거나 동시에 이루어질 수 있다.
상기 회전이동의 중심축은 소정 위치에 머무르거나 이동할 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 탑커버가 상기 제1위치로부터 상기 제2위치로 이동하도록 상기 탑커버에 탄성력을 가하는 탄성부재를 구비한다.
상기 탄성부재는 상기 탑커버가 상기 벤트홀부를 개방시키는 방향으로 상기 탑커버에 탄성력을 가할 수 있다.
상기 탄성부재가 상기 탑커버에 가하는 탄성력은, 상기 탑커버가 제1위치로부터 제2위치로 이동할수록 더 줄어들 수 있다.
가령 상기 탄성부재는, 코일 스프링, 토션 스프링, 판 스프링, 및 접시 스프링 등의 고체 스프링이거나, 가스 스프링과 같은 기체 스프링일 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 상기 탑커버가 상기 제1위치로부터 상기 제2위치로 이동하지 않도록 상기 탑커버를 이동을 저지하는 스토퍼를 포함한다.
상기 스토퍼는, 상기 탑커버를 지지하거나 상기 탄성부재를 지지할 수 있다.
상기 스토퍼는, 상기 탑커버가 상기 벤트홀부를 폐쇄한 상태를 유지하도록 상기 탑커버를 지지할 수 있다.
상기 스토퍼는 온도 또는 압력 변화에 의해 상기 탑커버에 대한 지지력이 약해지거나 지지력을 상실할 수 있다.
상기 스토퍼는 온도가 높아짐에 따라 지지력이 약해질 수 있다.
상기 스토퍼는 소정의 온도를 넘어서면 지지력을 상실할 수 있다.
상기 스토퍼는 하우징의 내부 압력이 높아짐에 따라 지지력이 약해질 수 있다.
상기 스토퍼는 소정의 압력을 넘어서면 지지력을 상실할 수 있다.
상기 벤트홀부는 상기 하우징의 상면 또는 측면에 형성될 수 있다.
상기 탑커버는 상기 하우징의 상면 또는 측면에 슬라이드 가능하게 설치될 수 있다.
상기 스토퍼는 기 설정된 온도 이상에서 열분해되어 강성이 줄어드는 재질로 형성될 수 있다.
상기 스토퍼는 기 설정된 온도 이상에서 용융되어 강성이 줄어드는 재질로 형성될 수 있다.
상기 탄성부재가 상기 탑커버에 가하는 탄성력은 상기 탑커버가 상기 개방될수록 줄어들 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 탑커버와 상기 하우징에 신장된 상태로 설치되고, 상기 스토퍼는 상기 탄성부재가 수축되는 것을 방지하도록 상기 탑커버를 지지할 수 있다.
상기 탑커버는 상기 하우징의 길이방향을 따라 서로 반대측으로 슬라이드 이동되도록 한 쌍이 설치될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 한 쌍의 탑커버에 각각 탄성력을 가하도록 한 쌍이 설치될 수 있다.
상기 탑커버는 상기 하우징의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 하나 설치되고, 상기 탄성부재는 상기 하우징의 길이방향과 나란하게 배치될 수 있다.
상기 탑커버는 상기 하우징의 폭방향을 따라 이동 가능하도록 설치되고, 상기 탄성부재는 상기 하우징의 폭방향과 나란하게 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하우징의 내부 온도가 설정 온도 이상이거나 설정 압력 이상이 되면, 탄성부재의 수축력이 스토퍼의 강성보다 증가된다. 이에 따라, 스토퍼가 탑커버의 지지력을 상실하므로, 탄성부재가 탑커버를 이동시켜 벤트홀부를 개방할 수 있다.
본 발명에 의하면, 탑커버가 탄성부재의 탄성력에 의해 벤트홀부를 개방시키도록 이동되므로, 배터리셀이 과열되거나 발화되어 온도 또는 압력이 증가되는 것을 지연시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리셀의 발화시 벤트홀부가 개방됨에 따라 하우징 내부의 열에너지나 화염이 외부로 신속하게 배출될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하우징 내부의 온도나 압력이 급격하게 증가하는 것을 억제할 수 있고, 배터리 모듈의 폭발을 지연시킬 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제1실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈에서 탑커버가 벤트홀부를 개방시키도록 이동된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈에서 탑커버가 벤트홀부를 개방시키도록 이동된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제2실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제3실시예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 배터리 모듈의 제3실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
[부호의 설명]
100: 배터리 모듈 110: 배터리셀 112: 전극리드 120: 하우징 121: 상면 122: 측면 123: 벤트홀부 125: 서포터부 130: 탑커버 132: 고정부 140: 탄성부재 150: 스토퍼
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈의 제1실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제1실시예를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 배터리 모듈에서 탑커버가 벤트홀부를 개방시키도록 이동된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 1의 배터리 모듈에서 탑커버가 벤트홀부를 개방시키도록 이동된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 하우징(120), 탑커버(130), 탄성부재(140) 및 스토퍼(150)를 포함한다.
상기 하우징(120)의 내부에는 복수의 배터리셀(110)이 수용된다. 상기 하우징(120)에는, 상기 하우징(120)의 내부 공간과 외부 공간을 통하도록 연결하는 벤트홀부(123)가 형성된다. 하우징(120)은 비전도성을 갖는 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 하우징(120)은 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 도 2는 배터리 모듈(100)을 길이방향으로 절개한 상태의 단면도이다.
상기 하우징(120)은 금속 재질을 포함하거나 복합 재질을 포함할 수도 있다.
벤트홀부(123)는 하우징(120)에 직사각 형태, 장공 형태, 라운드진 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 벤트홀부(123)의 크기는 하우징(120)의 크기, 배터리 모듈(100)의 용량 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 도면에는 이해를 돕기 위해 벤트홀부(123)을 하나의 큰 홀 형태로 도시하였으나, 상기 벤트홀부(123)는 복수 개의 홀들이 격자 또는 매트릭스 배열로 이격 배치된 형태일 수도 있다.
배터리셀(110)은 파우치(미도시)의 내부에 전극 적층체(미도시)가 수용되는 구조로 이루어질 수 있다. 예들 들면, 전극 적층체는 음극, 분리막, 양극, 분리막이 순차적으로 적층되어 이루어질 수 있다. 또한, 배터리셀(110)의 내부에는 전해액이 수용된다. 복수의 배터리셀(110)의 양측에는 전극리드(112)가 돌출되고, 복수의 전극리드(112)들은 버스바(미도시)에 연결된다. 물론, 전극리드(112)와 버스바의 배치가 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 가령 한 쌍의 전극리드(112)가 모두 배터리셀(110)의 일측으로 돌출될 수도 있고, 이에 대응하여 버스바가 배터리 모듈(100)의 일측에 마련될 수도 있다.
복수의 배터리셀(110)은 약간 이격된 상태로 일렬로 배열될 수 있다.
복수의 배터리셀(110) 사이에는 탄성패널(미도시)이 개재될 수 있다. 이에 따라 배터리셀(110)의 스웰링이 발생하더라도, 탄성패널이 이에 상보적으로 압축되면서 스웰링에 의한 배터리셀(110)의 팽창을 흡수할 수 있다.
복수의 배터리셀(110) 사이에는 단열패널(미도시)이 개재될 수 있다. 단열패널은 이웃한 배터리셀(110)로 열전달을 차단하고, 발화 시간을 지연시키는 역할을 수행한다. 이웃하는 두 단열패널 사이에는 하나 또는 2 이상의 배터리셀(110)이 배치되어 하나의 뱅크를 구성할 수 있다.
배터리셀(110)의 외측면(122)을 감싸도록 단열커버(미도시)가 설치될 수 있다. 단열패널이나 단열커버는 폴리이미드 필름으로 제조될 수 있다. 상기 단열커버는, 하나의 배터리셀(110)마다 감싸지며 설치되거나, 하나의 뱅크마다 감싸지며 설치되거나, 적층된 배터리셀(110) 전체를 감싸며 설치될 수 있다.
탑커버(130)는 벤트홀부(123)를 개폐시키도록 하우징(120)에 이동 가능하게 설치된다. 탑커버(130)는 벤트홀부(123)를 전체적으로 덮도록 벤트홀부(123)보다 크게 형성된다. 탑커버(130)는 사각판 형태, 하우징(120)의 상면(121)과 측면(122)의 일부를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 탑커버(130)는 전도성이 없는 합성수지 재질로 형성될 수 있다. 이러한 탑커버(130)는 벤트홀부(123)를 덮는 한 다양한 형태로 형성될 수 있다.
탑커버(130)와 하우징(120) 사이에는 하우징(120) 내부를 밀봉시키도록 별도의 실링부재(미도시)가 설치될 수 있다.
탄성부재(140)는 탑커버(130)가 벤트홀부(123)를 개방시키는 방향으로 탑커버(130)에 탄성력을 가하도록 설치된다. 이에 따라, 탑커버(130)가 개방되는 방향에 따라 탄성부재(140)의 방향이 달라질 수 있다.
이러한 탄성부재(140)로는 길이방향으로 신축 가능한 코일 스프링이 적용될 수 있다. 다만 탄성부재(140)가 반드시 코일 스프링이어야 하는 것은 아님은 자명하다.
스토퍼(150)는 탑커버(130)가 벤트홀부(123)를 폐쇄한 상태를 유지하도록 탑커버(130)를 지지하고, 온도 또는 압력 변화에 의해 탑커버(130)에 대한 지지력을 상실한다.
가령 상기 스토퍼(150)는, 임계온도를 넘어서면 강성이 저하되거나 용융이 시작되어 탑커버(130)에 대한 지지력을 상실할 수 있다. 상기 임계온도는 가령 섭씨 150도 내지 300도일 수 있다.
가령 상기 스토퍼(150)는, 하우징(120)의 내부 압력이 임계압력을 넘어서면 변형되어 탑커버(130)에 대한 지지력을 상실할 수 있다. 이를 위해 상기 스토퍼(150)는, 탑커버(130)에 대한 지지 방향으로는 충분한 강성을 가지되, 압력에 의해서는 비교적 쉽게 변형되도록, 얇고 넓은 구조물 형태를 가질 수 있다. 가령, 상기 하우징(120)의 내부 압력이 높아짐에 따라 상기 스토퍼(150)가 변형되고, 이에 따라 상기 탄성부재(140)의 탄성력에 대한 스토퍼(150)의 좌굴(buckling) 저항성이 낮아질 수 있다. 상기 임계온도는 가령 2기압일 수 있다.
스토퍼(150)의 일단부는 탑커버(130)에 고정되고, 스토퍼(150)의 타단부는 하우징(120)에 고정된다. 실시예의 스토퍼(150)는 기 설정 온도 미만 및 기 설정 압력 미만에서는 탄성부재(140)의 탄성력보다 큰 강성을 갖는다. 반면, 스토퍼(150)는 기 설정 온도 이상 및 기 설정 압력 이상에서는 변형되면서 탄성부재(140)의 탄성력보다 강성이 작아진다. 상기 스토퍼(150)가 탑커버(130)의 지지력을 상실하는 온도나 압력은, 상기 스토퍼(150)의 재질, 두께 및 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 탄성부재(140)의 탄성계수는 스토퍼(150)가 지지력을 상실하는 온도나 압력을 기준으로 설정될 수 있다.
상기 스토퍼(150)의 일부분은 하우징(120)의 일부를 구성하는 서포터부(125)에 의해 지지된다. 서포터부(125)는 스토퍼(150)의 하면을 지지하여 스토퍼(150)가 처지는 것을 방지한다. 또한, 서포터부(125)는 차량의 운행시 탄성부재(140)가 외력에 의해 진동되는 것을 최소화시킬 수 있다.
상기와 같이, 하우징(120)의 내부 온도가 설정 온도 이상이거나 설정 압력 이상이 되면, 탄성부재(140)의 수축력이 스토퍼(150)의 강성보다 증가된다. 이때, 탑커버(130)가 탄성부재(140)의 탄성력에 의해 벤트홀부(123)를 개방시키도록 이동된다. 따라서, 하우징(120)의 내부에서 배터리셀(110)이 과열되거나 발화되어 온도 또는 압력이 증가되면, 벤트홀부(123)가 개방됨에 따라 하우징(120) 내부의 열에너지나 화염이 외부로 신속하게 배출될 수 있다. 또한, 하우징(120) 내부의 온도나 압력이 급격하게 증가하는 것을 억제할 수 있고, 배터리 모듈(100)의 폭발 시간을 연장할 수 있다.
벤트홀부(123)는 하우징(120)의 상면(121) 또는 측면(122)에 형성되고, 탑커버(130)는 하우징(120)의 상면(121) 또는 측면(122)에 슬라이드 가능하게 설치된다. 물론, 벤트홀부(123)와 탑커버(130)는 하우징(120)의 하면에 배치될 수도 있다. 이러한 벤트홀부(123)와 탑커버(130)의 위치는 열에너지나 화염의 배출시 운전자의 상해 가능성을 고려하여 적절하게 변경될 수 있다. 물론, 상기 벤트홀부(123)와 탑커버(130)의 위치는 차량의 손상 가능성, 배터리 모듈(100)의 설치 위치 등을 고려하여 적절하게 설계될 수도 있다.
상기 스토퍼(150)는 기 설정된 온도 이상에서 열분해되어 강성이 줄어드는 재질로 형성될 수 있다. 예들 들면, 리튬폴리머 배터리 모듈(100)은 대략 170℃ 정도에서 폭발하고, 리튬이온 배터리 모듈(100)은 대략 187℃ 정도에서 폭발하는 것이 평균적이다. 폴리비닐수지, 폴리프로필렌수지, 폴리에틸렌수지는 상기 폭발 온도보다 현저히 낮은 온도에서 열변화된다. 따라서, 상기 스토퍼(150)의 재질로는 폴리비닐수지, 폴리프로필렌수지, 폴리에틸렌수지 등을 적용할 수 있다. 또한, 상기 탄성부재(140)의 탄성계수는 스토퍼(150)의 열분해 온도에서 줄어드는 강성을 기준으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼(150)는 기 설정된 온도 이상에서 용융되어 강성이 줄어드는 재질로 형성될 수 있다. 상기 스토퍼(150)가 기 설정된 온도 이상에서 용융되더라도 상기 탄성부재(140)가 상기 탑커버(130)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 스토퍼(150)의 재질은 기 설정된 온도 이상에서 용융되면 충분하고 합성수지 재질이 아니더라도 무방하다.
탄성부재(140)가 탑커버(130)에 가하는 탄성력은 탑커버(130)가 개방될수록 줄어든다. 즉, 탑커버(130)가 벤트홀부(123)를 폐쇄할 때에는 탄성부재(140)가 가장 길게 신장되므로, 탄성부재(140)의 탄성력이 가장 큰 상태가 된다. 반면, 탑커버(130)가 개방될수록 탄성부재(140)의 길이가 점차적으로 짧아지므로, 탄성부재(140)의 탄성력이 점차 감소된다.
상기 하우징(120)의 내부가 기 설정된 온도 또는 압력 미만인 경우, 탄성부재(140)는 탑커버(130)와 하우징(120)에 신장된 상태로 설치되고, 스토퍼(150)는 탄성부재(140)가 수축되는 것을 방지하도록 탑커버(130)를 지지한다. 그런데, 상기 하우징(120)의 내부가 기 설정된 온도 또는 압력 이상이 되면, 스토퍼(150)가 수축되거나 변형됨에 따라 탄성부재(140)가 수축되면서 탑커버(130)를 이동시킨다.
탑커버(130)는 하우징(120)의 길이방향을 따라 서로 반대측으로 슬라이드 이동되도록 한 쌍이 설치된다. 이때, 탄성부재(140)는 한 쌍의 탑커버(130)에 각각 탄성력을 가하도록 한 쌍이 설치된다. 또한, 이때, 탄성부재(140)는 각각의 탑커버(130)와 스토퍼(150) 사이에 탑커버(130)를 지지하도록 각각 설치된다. 이에 따라, 하우징(120)에 형성되는 벤트홀부(123)를 보다 크게 형성할 수 있다. 또한, 이러한 구조는 배터리 모듈(100)의 크기가 증가함에 따라 적용될 수 있다.
도면에서는 이해를 돕기 위해 탑커버(130)의 크기를 다소 과장하여 도시하였다. 도면에서는 탑커버(130)가 열린 상태에서 탑커버(130)가 배터리 모듈(100)보다 측방 외측으로 더 돌출된 상태가 도시되어 있으나, 배터리 모듈(100)의 설치 환경에 따라 달라질 수 있는 것이다. 가령 탑커버(130)가 열린 상태에서 탑커버(130)가 배터리 모듈(100)보다 측방 외측으로 더 돌출되지 않는 것 역시 가능함은 명백하다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제2실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제2실시예는 탑커버가 하나 설치되는 구성을 제외하고 제1실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 탑커버(130)는 하우징(120)의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 하나 설치되고, 탄성부재(140)는 하우징(120)의 길이방향과 나란하게 하나 배치될 수 있다.
탄성부재(140)는 탑커버(130)와 스토퍼(150) 사이에 탑커버(130)를 지지하도록 설치된다.
이러한 구조의 배터리 모듈(100)은 배터리 모듈(100)의 주위 구조물이 하우징(120)의 길이방향 일측을 가로막거나 탑커버(130)를 한 방향으로만 개방할 수 있는 구조에 적용이 가능하다.
상기 배터리 모듈(100)은 벤트홀부(123)의 크기가 작은 형태에 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 제3실시예를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 배터리 모듈의 제3실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
제3실시예는 탑커버가 하우징의 폭방향으로 이동되는 구성을 제외하고 제1실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성에 관해서는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 탑커버(130)는 하우징(120)의 폭방향을 따라 이동 가능하도록 설치되고, 탄성부재(140)는 하우징(120)의 폭방향과 나란하게 배치된다. 이때, 탑커버(130)는 하우지의 폭방향을 따라 이동되도록 2개가 설치되거나 1개가 설치될 수 있다. 이러한 구조의 배터리 모듈(100)은 배터리 모듈(100)의 주위 구조물이 하우징(120)의 폭방향 일측을 가로막거나 탑커버(130)를 한 방향으로만 개방할 수 있는 구조에 적용이 가능하다. 또한, 상기 배터리 모듈(100)은 벤트홀부(123)의 크기가 작은 형태에 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (20)

  1. 내부에 복수의 배터리셀이 수용되고, 벤트홀부가 형성되는 하우징;
    상기 벤트홀부를 개폐시키도록 상기 하우징에 이동 가능하게 설치되는 탑커버;
    상기 탑커버가 상기 벤트홀부를 개방시키는 방향으로 상기 탑커버에 탄성력을 가하도록 설치되는 탄성부재; 및
    상기 탑커버가 상기 벤트홀부를 폐쇄한 상태를 유지하도록 상기 탑커버를 지지하는 스토퍼;를 포함하고,
    상기 스토퍼는 소정의 온도 또는 소정의 압력 이상에서 탑커버에 대한 지지 능력이 저하되는, 배터리 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벤트홀부는 상기 하우징의 상면 또는 측면에 형성되고,
    상기 탑커버는 상기 하우징의 상면 또는 측면에 슬라이드 가능하게 설치되는, 배터리 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스토퍼는 기 설정된 온도 이상에서 열분해되어 강성이 줄어드는 재질로 형성되는, 배터리 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스토퍼는 기 설정된 온도 이상에서 용융되어 강성이 줄어드는 재질로 형성되는, 배터리 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성부재가 상기 탑커버에 가하는 탄성력은 상기 탑커버가 개방될수록 줄어드는, 배터리 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 탑커버와 상기 하우징에 신장된 상태로 설치되고,
    상기 스토퍼는 상기 탄성부재가 수축되는 것을 방지하도록 상기 탑커버를 지지하는, 배터리 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑커버는 상기 하우징의 길이방향을 따라 서로 반대측으로 슬라이드 이동되도록 한 쌍이 설치되는, 배터리 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 한 쌍의 탑커버에 각각 탄성력을 가하도록 한 쌍이 설치되는, 배터리 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑커버는 상기 하우징의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 하나 설치되고,
    상기 탄성부재는 상기 하우징의 길이방향과 나란하게 배치되는, 배터리 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑커버는 상기 하우징의 폭방향을 따라 이동 가능하도록 설치되고,
    상기 탄성부재는 상기 하우징의 폭방향과 나란하게 배치되는, 배터리 모듈.
  11. 내부에 복수의 배터리셀이 수용되고, 벤트홀부가 형성되는 하우징;
    상기 하우징에 이동 가능하게 설치되는 탑커버;
    상기 탑커버에 탄성력을 가하는 탄성부재; 및
    상기 탄성력에 의해 상기 탑커버가 이동하지 않도록 상기 탄성력에 저항하는 스토퍼;를 포함하고,
    상기 스토퍼는 소정의 온도 또는 소정의 압력 이상에서 상기 탄성력에 대한 저항 능력이 저하되는, 배터리 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 탑커버는 적어도 제1위치와 제2위치 사이에서 이동 가능하게 설치되고,
    상기 탑커버가 상기 제1위치에 있을 때 상기 벤트홀부의 개방도보다, 상기 탑커버가 상기 제2위치에 있을 때 상기 벤트홀부의 개방도가 더 큰, 배터리 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 탑커버가 상기 제1위치로부터 상기 제2위치로 이동함에 따라, 상기 벤트홀부의 개방도는 더 커지는, 배터리 모듈.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 탑커버는 제1탑커버와 제2탑커버를 포함하고,
    제1탑커버는 상기 제1위치에서 벤트홀부의 제1영역을 막고, 제2탑커버는 상기 제1위치에서 벤트홀부의 제2영역을 막는, 배터리 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1영역과 제2영역은 서로 중첩되지 않는, 배터리 모듈.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1영역의 일부와 제2영역의 일부는 서로 중첩되는, 배터리 모듈.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 탑커버의 이동은, 회전이동과 병진이동 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 배터리 모듈.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 회전이동과 병진이동은 개별적으로 이루어지거나 동시에 이루어지는, 배터리 모듈.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 탑커버의 이동은, 상기 하우징의 길이방향을 따르는 슬라이드 이동을 포함하는, 배터리 모듈.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 탑커버의 이동은, 상기 하우징의 폭방향을 따르는 슬라이드 이동을 포함하는, 배터리 모듈.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN211357526U (zh) * 2019-09-24 2020-08-28 深圳市比克动力电池有限公司 一种用于电池顶盖上的灭火装置、电池顶盖和电池
CN212112736U (zh) * 2020-06-18 2020-12-08 南京云翊智能科技有限公司 一种蓝牙语音遥控器
KR20210077278A (ko) * 2019-12-17 2021-06-25 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
KR20220105027A (ko) * 2021-01-19 2022-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 화재 방지 성능이 향상된 배터리 팩
KR20220106370A (ko) * 2021-01-22 2022-07-29 주식회사 엘지에너지솔루션 화재 전이 방지 구조가 구비된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN211357526U (zh) * 2019-09-24 2020-08-28 深圳市比克动力电池有限公司 一种用于电池顶盖上的灭火装置、电池顶盖和电池
KR20210077278A (ko) * 2019-12-17 2021-06-25 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
CN212112736U (zh) * 2020-06-18 2020-12-08 南京云翊智能科技有限公司 一种蓝牙语音遥控器
KR20220105027A (ko) * 2021-01-19 2022-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 화재 방지 성능이 향상된 배터리 팩
KR20220106370A (ko) * 2021-01-22 2022-07-29 주식회사 엘지에너지솔루션 화재 전이 방지 구조가 구비된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

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