WO2024112089A1 - 배터리팩 - Google Patents

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WO2024112089A1
WO2024112089A1 PCT/KR2023/018836 KR2023018836W WO2024112089A1 WO 2024112089 A1 WO2024112089 A1 WO 2024112089A1 KR 2023018836 W KR2023018836 W KR 2023018836W WO 2024112089 A1 WO2024112089 A1 WO 2024112089A1
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battery
space
module
block
predetermined space
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PCT/KR2023/018836
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Inventor
김재욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • 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 pack, and more specifically, to a battery pack in which heat propagation is easily delayed and deterioration of thermal runaway is suppressed at low cost with a simple configuration.
  • Secondary batteries refer to batteries that can be charged and discharged, unlike primary batteries that cannot be recharged. Secondary batteries are used as a power source for not only small, high-tech electronic devices such as mobile phones, PDAs, and laptop computers, but also energy storage systems (ESS), electric vehicles (EV), energy storage systems, and hybrid vehicles (HEV). there is.
  • ESS energy storage systems
  • EV electric vehicles
  • HEV hybrid vehicles
  • the battery module 100 refers to a device in which a plurality of secondary batteries (hereinafter referred to as battery cells) are connected in series or parallel. If a problem such as a short circuit occurs in some of the battery cells inside the battery module 100 and the temperature of the battery cells exceeds the critical temperature, thermal runaway may occur.
  • Heat, flames, etc. generated by the thermal runaway phenomenon of some battery cells inside the battery module 100 increase the temperature of other battery cells, which may cause the thermal runaway phenomenon to spread to other battery cells. If the thermal runaway phenomenon rapidly spreads to other battery cells, the possibility that the battery module 100 ignites or explodes increases. Accordingly, there is a need to delay heat transfer (propagation) between battery cells or between battery modules 100.
  • Korean Patent No. 10-2332128 provides a battery pack that delays/prevents the propagation of thermal runaway phenomenon by installing silicon sponge pads between battery cells.
  • the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a battery pack that delays thermal propagation (TP) and prevents worsening of thermal runaway (TR) easily at low cost with a simple configuration.
  • TP thermal propagation
  • TR thermal runaway
  • the purpose of the present invention is to provide a battery pack that has a simple structure and reduces manufacturing and maintenance costs.
  • the present invention provides a battery pack including a plurality of battery modules 100, a pack housing 200, and one or more module covers 300.
  • Each of the plurality of battery modules 100 may include one or more battery cells and a module housing 120.
  • One or more battery cells may be seated in the module housing 120.
  • the module housing 120 may be at least partially opened upward.
  • the plurality of battery modules 100 may be seated in the pack housing 200.
  • the one or more module covers 300 may cover the top of the plurality of battery modules 100.
  • At least one of the module housing 120 and the pack housing 200 of the battery module 100 and the module cover 300 may define a predetermined space S. there is.
  • the predetermined space S can accommodate the one or more battery cells of the battery module 100.
  • the predetermined space S may be blocked on all sides.
  • the different predetermined spaces S accommodating the one or more battery cells of the different battery modules 100 may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of the predetermined space (S) may be higher than the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the predetermined space (S).
  • the distance (D) obtained by subtracting the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the predetermined space (S) from the height position of the top of the predetermined space (S) is as long as they are accommodated in the predetermined space (S). It may be more than 1/15 and less than 1 time the vertical length (L) of one or more battery cells.
  • At least one battery module 100 among the plurality of battery modules 100 may each include a plurality of blocks 110.
  • the plurality of blocks 110 may each include one or more battery cells.
  • the predetermined space (S) of each of the at least one battery module 100 may include a plurality of block spaces (BS) corresponding to the plurality of blocks 110, respectively.
  • Each block space BS can accommodate one or more battery cells included in the block 110 corresponding to the block space BS.
  • the plurality of block spaces (BS) may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of each block space (BS) may be higher than the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the block space (BS).
  • the module housing 120 of each of the at least one battery module 100 may include one or more partition walls 122.
  • the one or more partition walls 122 may be arranged to be spaced apart from each other in the horizontal direction.
  • the one or more partition walls 122 may partition the plurality of different block spaces BS.
  • Each of the module covers 300 or at least a portion of one or more module covers 300 covering the top of each of the at least one battery module 100 includes an upper frame 310 and one or more ribs 320. may include.
  • the one or more ribs 320 may protrude downward from the lower surface of the upper frame 310.
  • the one or more ribs 320 may respectively correspond to the one or more partition walls 122.
  • the one or more ribs 320 When projected on a horizontal plane, the one or more ribs 320 each extend along the corresponding partition wall 122 and may extend adjacent to or in contact with the corresponding partition wall 122.
  • the plurality of block spaces BS may be divided by the partition wall 122 and the rib 320.
  • a plurality of block spaces (BS) can be formed separately from each other.
  • the module housing 120, pack housing 200, or module cover 300 defining each of the predetermined spaces (S) has a through hole ( 214) can be formed.
  • the through hole 214 may remain closed when the pressure of the predetermined space S is less than a threshold value and may be opened when the pressure of the predetermined space S is greater than or equal to the threshold value.
  • a plurality of through holes 214 may be formed.
  • the plurality of through holes 214 may respectively correspond to the predetermined space S of the plurality of battery modules 100.
  • the pack housing 200 may further include a plurality of last plates 230.
  • the plurality of final plates 230 may be installed adjacent to the plurality of through holes 214, respectively.
  • the plurality of membrane plates 230 may block each of the plurality of through holes 214.
  • each of the membrane plates 230 if the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the through hole 214 blocked by the membrane plate 230 is greater than a threshold value, the membrane plate 230 is damaged and the through hole 214 is formed. This can be opened.
  • the through hole 214 may remain closed when the pressure of the predetermined space (S) is less than the threshold value and may be opened when the pressure of the predetermined space (S) is greater than or equal to the threshold value.
  • the pack housing 200 may include a seating space (C) and a first flow space (U1).
  • the plurality of battery modules 100 may be seated in the seating space (C).
  • the first flow space (U1) may be formed on one side of a first direction that intersects the vertical direction of the seating space (C).
  • Gas generated from the plurality of battery modules 100 may flow in the first flow space (U1).
  • the plurality of battery modules 100 may be seated side by side in the seating space C in a vertical direction and in a second direction crossing the first direction.
  • the one or more module covers 300 and the plurality of predetermined spaces S may be arranged or formed side by side in the second direction.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S may be formed on one side of the predetermined space S in the first direction.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space (S) may communicate with the predetermined space (S) and the first flow space (U1).
  • At least one battery module 100 among the plurality of battery modules 100 may each include a plurality of blocks 110.
  • the plurality of blocks 110 may each include one or more battery cells.
  • the predetermined space (S) of each of the at least one battery module 100 may include a plurality of block spaces (BS) corresponding to the plurality of blocks 110, respectively.
  • Each block space BS can accommodate one or more battery cells included in the block 110 corresponding to the block space BS.
  • the plurality of block spaces (BS) may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of each block space (BS) may be higher than the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the block space (BS).
  • the module housing 120 of each of the at least one battery module 100 may include one or more partition walls 122.
  • the one or more partition walls 122 may be spaced apart from each other and arranged side by side in the second direction.
  • the one or more partition walls 122 may partition the plurality of different block spaces BS.
  • Each of the module covers 300 or at least a portion of one or more module covers 300 covering the top of each of the at least one battery module 100 includes an upper frame 310 and one or more ribs 320. may include.
  • the one or more ribs 320 may protrude downward from the lower surface of the upper frame 310.
  • the one or more ribs 320 may respectively correspond to the one or more partition walls 122.
  • the one or more ribs 320 When projected on a horizontal plane, the one or more ribs 320 each extend along the corresponding partition wall 122 and may extend adjacent to or in contact with the corresponding partition wall 122.
  • the plurality of block spaces BS may be divided by the partition wall 122 and the rib 320.
  • the plurality of block spaces BS can be formed separately from each other.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S of each of the at least one battery module 100 may communicate the plurality of block spaces BS with the outside of the battery module 100.
  • the one or more partition walls 122 and the one or more ribs 320 may extend in a first direction.
  • the one or more partition walls 122 and the one or more ribs 320 may be arranged side by side in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S of each of the at least one battery module 100 is formed in plurality even if the pressure of only one block space BS among the plurality of block spaces BS increases. All block spaces (BS) can be opened to the outside of the battery module 100.
  • At least one module cover 300 among the one or more module covers 300 may include an upper frame 310 and a separation wall 330.
  • the separation wall 330 may protrude downward from the lower surface of the upper frame 310.
  • the separation wall 330 may be interposed between side walls of the module housing 120 of a pair of battery modules 100 disposed laterally adjacent to each other.
  • a battery pack includes a plurality of battery modules 100 each including one or more battery cells and a module housing 120 on which the one or more battery cells are seated and which is at least partially open upward. ); A pack housing 200 in which the plurality of battery modules 100 are seated; and one or more module covers 300 covering the top of the plurality of battery modules 100.
  • each of the battery modules 100 at least one of the module housing 120 and the pack housing 200 of the battery module 100 and the module cover 300 are the one of the battery module 100.
  • the different predetermined spaces S accommodating the one or more battery cells of the different battery modules 100 may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of the predetermined space (S) may be higher than the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the predetermined space (S).
  • thermal propagation may be delayed.
  • thermal propagation TP, Thermal Propagation
  • TP Thermal Propagation
  • thermal propagation TP
  • TR thermal runaway
  • the distance (D) obtained by subtracting the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the predetermined space (S) from the height position of the top of the predetermined space (S) is the predetermined space (S). ) may be more than 1/15 and less than 1 time the vertical length (L) of one or more battery cells accommodated in the cell.
  • a large empty space in which the gas and/or heat energy emitted from the battery cell can stay is provided within the predetermined space (S) for accommodating the battery cell, so that the gas and/or heat energy is at least partially transferred to the battery.
  • At least one battery module 100 among the plurality of battery modules 100 may include a plurality of blocks 110 each including one or more battery cells.
  • the predetermined space (S) of each of the at least one battery module 100 may include a plurality of block spaces (BS) corresponding to the plurality of blocks 110, respectively.
  • Each block space BS can accommodate one or more battery cells included in the block 110 corresponding to the block space BS.
  • the plurality of block spaces (BS) may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of each block space (BS) may be higher than the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the block space (BS).
  • block spaces (BS) accommodating battery cells belonging to the same block 110 are formed separately for each block 110, and the blocks 110 within each block space BS are An empty space may be provided where gas and/or heat energy emitted from the battery cell may reside. Therefore, even if thermal runaway (TR, thermal runaway) occurs in one block 110 of one battery module 100 and gas and/or heat are generated, the gas and/or heat are generated in other blocks 110 and It does not quickly propagate/transfer to other battery modules 100 and may stay in the empty space of the block space (BS) of the corresponding block 110 for some time. Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • TR thermal runaway
  • the module housing 120 of each of the at least one battery module 100 is arranged to be spaced apart from each other in the horizontal direction and partitions the plurality of different block spaces BS. It may include more than one partition wall 122.
  • Each of the module covers 300 or at least a portion of one or more module covers 300 covering the top of each of the at least one battery module 100 is formed on the upper frame 310 and the upper frame 310. It is formed to protrude downward from the lower surface, corresponds to the one or more partition walls 122, and when projected on a horizontal plane, extends along the corresponding partition wall 122, but is adjacent to or in contact with the corresponding partition wall 122. It may include one or more ribs 320 extending to.
  • the plurality of block spaces BS are divided by the partition wall 122 and the rib 320, and thus the plurality of block spaces BS may be formed separately from each other.
  • the rib 320 formed on the module cover 300 divides a plurality of block spaces (BS), the ribs that occur in any one block 110 and stay at the upper part of the block space (BS) of the corresponding block 110 It is possible to effectively prevent high temperature gas and/or heat from propagating/transferring to the block space BS of another adjacent block 110 through the upper part of the block space BS. Accordingly, the thermal propagation (TP) delay effect can be improved.
  • the module housing 120, pack housing 200, or module cover 300 which defines each of the predetermined spaces (S), is configured to communicate with the inside and outside of the predetermined space (S) and open and close the predetermined space (S).
  • a possible through hole 214 may be formed. The through hole 214 may remain closed when the pressure of the predetermined space S is less than a threshold value and may be opened when the pressure of the predetermined space S is greater than or equal to the threshold value.
  • thermal runaway occurs in any one of the battery modules 100 and gas and/or heat are generated
  • a predetermined device corresponding to the battery module 100 in which the thermal runaway (TR) occurred Gas and/or heat may not escape the predetermined space S and may remain within the predetermined space S until the pressure of the space S exceeds a critical value. Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the battery module 100 in which thermal runaway (TR) occurred is greater than the threshold value, and the battery module 100 in which thermal runaway (TR) occurred accordingly. Even if the corresponding through hole 214 is open and gas and/or heat escapes the predetermined space (S), the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the other battery module 100 is less than the threshold value, so that the other battery Since the through hole 214 corresponding to the module 100 is closed, the gas and/or heat emitted from the battery module 100 where thermal runaway (TR) has occurred quickly spreads to other battery modules 100. It may not metastasize. Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • a plurality of through holes 214 may be formed.
  • the plurality of through holes 214 may respectively correspond to the predetermined space S of the plurality of battery modules 100.
  • the pack housing 200 may further include a plurality of membrane plates 230 that are installed adjacent to each of the plurality of through holes 214 and block the plurality of through holes 214, respectively.
  • the membrane plate 230 if the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the through hole 214 blocked by the membrane plate 230 is greater than a threshold value, the membrane plate 230 is damaged and the through hole 214 is formed. This can be opened. Accordingly, the through hole 214 may remain closed when the pressure of the predetermined space S is less than the threshold value and may be opened when the pressure of the predetermined space S is greater than or equal to the threshold value.
  • the through hole 214 that communicates the inside and outside of the predetermined space (S) can be opened and closed according to the pressure of the predetermined space (S) easily at low cost with a simple configuration.
  • the pack housing 200 has a seating space (C) in which the plurality of battery modules 100 are seated and one side in a first direction that intersects the vertical direction of the seating space (C). and may be provided with a first flow space (U1) through which gas generated from the plurality of battery modules 100 flows.
  • the plurality of battery modules 100 are seated side by side in the seating space C in the vertical direction and in the second direction crossing the first direction, and thus the one or more module covers 300 and the plurality of the predetermined spaces (S) may be arranged or formed side by side in the second direction.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space (S) is formed on one side of the predetermined space (S) in the first direction, and the predetermined space (S) and the first flow
  • the space (U1) can be communicated.
  • the width of the battery pack in the vertical direction can be reduced. Accordingly, the battery pack can be miniaturized.
  • the height position of the top of the predetermined space (S) can be maximized within the allowable range, the volume of empty space where gas and/or heat energy can stay increases, thereby improving the thermal propagation (TP) delay effect. This can prevent or slow down thermal runaway (TR) occurring in the battery cell from worsening because the gas and/or heat energy can be at least partially sufficiently separated from the battery cell to stay at the top of the battery cell.
  • the gas generated from the plurality of battery modules 100 flows through the same first flow space (U1), the structure of the battery pack is simplified, and the manufacturing and maintenance costs of the battery pack can be reduced.
  • At least one battery module 100 among the plurality of battery modules 100 may include a plurality of blocks 110 each including one or more battery cells.
  • the predetermined space (S) of each of the at least one battery module 100 may include a plurality of block spaces (BS) corresponding to the plurality of blocks 110, respectively.
  • Each block space BS can accommodate one or more battery cells included in the block 110 corresponding to the block space BS.
  • the plurality of block spaces (BS) may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of each block space (BS) may be higher than the height position of the top of the one or more battery cells accommodated in the block space (BS).
  • the module housing 120 of each of the at least one battery module 100 has one or more partition walls 122 arranged side by side in the second direction and spaced apart from each other and dividing the plurality of different block spaces BS. It can be included.
  • Each of the module covers 300 or at least a portion of one or more module covers 300 covering the top of each of the at least one battery module 100 is formed on the upper frame 310 and the upper frame 310. It is formed to protrude downward from the lower surface, corresponds to the one or more partition walls 122, and when projected on a horizontal plane, extends along the corresponding partition wall 122, but is adjacent to or in contact with the corresponding partition wall 122. It may include one or more ribs 320 extending to.
  • the plurality of block spaces BS are divided by the partition wall 122 and the rib 320, and thus the plurality of block spaces BS may be formed separately from each other.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S of each of the at least one battery module 100 may communicate the plurality of block spaces BS with the outside of the battery module 100.
  • thermal propagation (TP) may be delayed between the blocks 110 of the battery module 100 by the partition wall 122 and the ribs 320. Additionally, the thermal propagation (TP) delay effect can be improved by the ribs 320 formed on the module cover 300.
  • thermal runaway (TR) occurs in any one block 110 of the battery module 100 and gas and/or heat are generated, the block 110 in which the thermal runaway (TR) occurred Until the pressure of the corresponding block space (BS) or the pressure of the predetermined space (S) containing the block space (BS) becomes sufficiently large, gas and/or heat may easily pass through the block space (BS) or the predetermined space (S). It cannot escape and can stay within the block space (BS) or the predetermined space (S). Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • the one or more partition walls 122 and the one or more ribs 320 may extend in a first direction and be arranged side by side in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S of each of the at least one battery module 100 is formed in plurality even if the pressure of only one block space BS among the plurality of block spaces BS increases. All block spaces (BS) can be opened to the outside of the battery module 100.
  • the block space (BS) of the block 110 where thermal runaway (TR) occurred, as well as the block space (BS) of other blocks 110 are opened to the outside of the battery module 100, a plurality of Since the block spaces (BS) each extend in the first direction and are formed side by side in the second direction perpendicular to the first direction, the block space (BS) of the block 110 where thermal runaway (TR) has occurred ( After exiting BS, it is difficult to enter the block space (BS) of another block 110. In order for gas and/or heat to escape from the block space (BS) of the block 110 where thermal runaway (TR) occurred in the first direction to flow into the block space (BS) of the other block 110, it must be 180 degrees. Because it has to rotate. Accordingly, the pressure of any one block space (BS) among the plurality of block spaces (BS) increases, so that thermal propagation (TP) may be delayed even if all block spaces (BS) are opened to the outside of the battery module 100. You can.
  • At least one module cover 300 among the one or more module covers 300 is separated from the upper frame 310 and protrudes downward from the lower surface of the upper frame 310. It may include a wall 330. The separation wall 330 may be interposed between side walls of the module housing 120 of a pair of battery modules 100 disposed laterally adjacent to each other.
  • heat propagation between battery modules 100 may be delayed and worsening of thermal runaway may be suppressed.
  • FIG 1 and 2 are a perspective view and an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing the battery pack of Figures 1 and 2 with the pack cover removed.
  • Figures 4 and 5 are a perspective view and a plan view showing the battery pack of Figure 3 with the module cover removed.
  • Figure 6 is a perspective view showing the battery module removed from the battery pack of Figures 4 and 5.
  • Figure 7 is a perspective view showing a state in which the last plate has been removed from the battery pack of Figure 6.
  • FIGs 8 and 9 are perspective views showing the module cover of the battery pack of Figures 2 and 3.
  • Figure 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10' of Figure 1.
  • Figure 11 is a table comparing the heat propagation experiment results of the prior art and the present invention.
  • module housing 122 bulkhead
  • pack housing 210 main body
  • U1 First flow space
  • U2 Second flow space (U2)
  • module cover 310 upper frame
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless specifically stated to the contrary, the first component may also be a second component.
  • top (or bottom) of a component or the arrangement of any component on the “top (or bottom)” of a component means that any component is placed in contact with the top (or bottom) of the component. Additionally, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • each component when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but the other component is “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “combined,” or “connected” through other components.
  • FIGS. 1 and 2 are a perspective view and an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing the battery pack of Figures 1 and 2 with the pack cover removed.
  • Figures 4 and 5 are a perspective view and a plan view showing the battery pack of Figure 3 with the module cover removed.
  • Figure 6 is a perspective view showing the battery module removed from the battery pack of Figures 4 and 5.
  • Figure 7 is a perspective view showing a state in which the last plate has been removed from the battery pack of Figure 6.
  • Figures 8 and 9 are perspective views showing the module cover of the battery pack of Figures 2 and 3.
  • Figure 10 is a cross-sectional view taken along line 10-10' of Figure 1.
  • Figure 11 is a table comparing the heat propagation experiment results of the prior art and the present invention.
  • the battery pack 10 may include a plurality of battery modules 100, a pack housing 200, and one or more module covers 300.
  • the battery pack may further include an end plate 230.
  • a plurality of battery modules 100 may be provided.
  • Each battery module 100 may include a plurality of blocks 110.
  • Each block 110 may include one or more battery cells.
  • the block 110 may be a single battery cell or an aggregate of a plurality of battery cells.
  • Each battery module 100 may include a module housing 120.
  • a plurality of blocks 110 or one or more battery cells may be seated in the module housing 120.
  • a plurality of blocks 110 or one or more battery cells may be arranged side by side in the module housing 120 in a second direction (eg, left and right direction).
  • the module housing 120 may be at least partially open upward.
  • the module housing 120 may include one or more partition walls 122. In this regard, it will be described later.
  • the pack housing 200 may include a body 210 and a pack cover 220. A plurality of battery modules 100 may be seated in the pack housing 200.
  • the pack housing 200 may include a seating space (C) and a first flow space (U1).
  • the pack housing 200 may further include a second flow space (U2).
  • a plurality of battery modules 100 may be seated in the seating space (C).
  • a plurality of battery modules 100 may be seated side by side in a second direction (eg, left and right directions).
  • one or more module covers 300 and a plurality of predetermined spaces S may be arranged or formed side by side in the second direction.
  • a plurality of battery modules 100, a plurality of module covers 300 corresponding to each other, and a plurality of predetermined spaces S may be arranged or formed side by side in the second direction.
  • the first flow space U1 may be formed on one side (eg, rear) of the seating space C in the first direction (eg, front-to-back direction).
  • the first direction may be a direction that intersects the up and down directions.
  • the first flow space (U1) may be in communication with the seating space (C) and a predetermined space (S) to be described later.
  • the first flow space (U1) may be in communication with the predetermined space (S) through a through hole (214) formed in the first partition wall (212), which will be described later. Gas and/or heat generated from the plurality of battery modules 100 may flow in the first flow space (U1).
  • the second flow space U2 may be formed on one side (eg, right side) of the seating space C in the second direction (eg, left and right direction).
  • the second direction may be a vertical direction or a direction that intersects the first direction.
  • the second flow space (U2) may be in communication with the first flow space (U1) (eg, through the through hole 216). Gas and/or heat generated from the battery module 100 seated in the seating space (C) may flow in the second flow space (U2).
  • the exhaust port (T) may be in communication with the second flow space (U2). Gas and/or heat generated from the battery module 100 seated in the seating space C may be discharged to the outside of the pack housing 200 through the exhaust port T.
  • the pack housing 200 may include a first partition wall 212, a second partition wall 218, and/or a filter (F).
  • the first partition wall 212 may partition the seating space (C) and the first flow space (U1).
  • the first partition wall 212 may define a predetermined space (S), which will be described later.
  • a through hole 214 which will be described later, may be formed in the first partition wall 212.
  • the second partition wall 218 may partition the seating space (C) and the second flow space (U2).
  • the second partition wall 218 may define a predetermined space (S), which will be described later.
  • the filter (F) may be disposed between the second flow space (U2) and the exhaust port (T).
  • the filter (F) can prevent ignitable particles separated from the battery cell due to thermal runaway, etc. from being discharged to the outside.
  • the gas and/or heat generated from the battery module 100 seated in the seating space (C) flows through the first flow space (U1), the second flow space (U2), the filter (F), and the exhaust port (T). After passing in order, it can be discharged to the outside of the pack housing 200 (FIG. 5).
  • one or more module covers 300 may be provided.
  • One or more module covers 300 may cover the top of a plurality of battery modules 100.
  • a plurality of module covers 300 may respectively correspond to a plurality of battery modules 100.
  • Each module cover 300 may cover the top of each battery module 100 corresponding to the module cover 300.
  • the module cover 300 may be combined with the module housing 120 of the corresponding battery module 100 or with the pack housing 200.
  • the module cover 300 may include an upper frame 310 and one or more ribs 320.
  • the module cover 300 may include a separation wall 330.
  • the upper frame 310 may extend in a first direction and a second direction.
  • the upper frame 310 may have a plate shape.
  • the one or more ribs 320 will be described later.
  • the separation wall 330 may be provided on at least one module cover 300.
  • the separation wall 330 may protrude downward from the lower surface of the upper frame 310.
  • the separation wall 330 may be interposed between the side walls of the module housing 120 of a pair of battery modules 100 disposed laterally adjacent to each other (FIG. 10).
  • a plurality of predetermined spaces S may be defined.
  • a plurality of predetermined spaces S may each correspond to a plurality of battery modules 100.
  • each battery module 100 at least one of the module housing 120 and the pack housing 200 of the battery module 100 and the module cover 300 are provided with a predetermined structure corresponding to the battery module 100.
  • Space (S) can be defined.
  • Each predetermined space S can accommodate a plurality of blocks 110 or one or more battery cells of the corresponding battery module 100.
  • Each predetermined space (S) may be blocked on all sides.
  • Different predetermined spaces S accommodating one or more battery cells of different battery modules 100 may be formed separately from each other.
  • the height position of the top of the predetermined space (S) may be higher than the height position of the top of the battery cell accommodated in the predetermined space (S) (FIG. 10).
  • thermal propagation may be delayed.
  • thermal propagation TP, Thermal Propagation
  • TP Thermal Propagation
  • thermal propagation TP
  • TR thermal runaway
  • the distance (D) obtained by subtracting the height position of the top of the plurality of blocks 110 or one or more battery cells accommodated in the predetermined space (S) from the height position of the top of the predetermined space (S) is the battery accommodated in the predetermined space (S) It may be more than 1/15 and less than 1/15 of the vertical length (L) of the cell (FIG. 5).
  • the predetermined space (S) when the vertical length (L) of the plurality of blocks 110 or one or more battery cells accommodated in the predetermined space (S) is 100 mm, the predetermined space ( The distance (D) minus the height position of the top of the block 110 or battery cell accommodated in S) may be 10 mm or more.
  • the distance D may be 20 mm or more.
  • a large empty space is provided at the top of the battery cell where the gas and/or heat energy emitted from the battery cell can stay, so that the gas and/or heat energy is at least In part, it can stay far enough away from the battery cells. Accordingly, thermal runaway (TR) can be prevented or slowed from worsening, and heat propagation (TP) can be effectively delayed.
  • each of at least one battery module 100 may include a plurality of blocks 110.
  • Each block 110 may include one or more battery cells.
  • block 110 may be a bank.
  • the predetermined space S of each of the at least one battery module 100 may include a plurality of blocks 110 and a plurality of corresponding block spaces BS (FIG. 10).
  • Each block space BS can accommodate one or more battery cells included in the block 110 corresponding to the block space BS.
  • a plurality of block spaces (BS) may be formed separately from each other (FIG. 5).
  • the height position of the top of each block space (BS) may be higher than the height position of the top of one or more battery cells accommodated in the block space (BS) (FIG. 10).
  • block spaces (BS) accommodating battery cells belonging to the same block 110 are formed separately for each block 110, and within each block space BS, a block ( An empty space may be provided where gas and/or heat energy emitted from the battery cells belonging to 110) can stay. Therefore, even if thermal runaway (TR, thermal runaway) occurs in one block 110 of one battery module 100 and gas and/or heat are generated, the gas and/or heat are generated in other blocks 110 and It does not quickly propagate/transfer to other battery modules 100 and may stay in the empty space of the block space (BS) of the corresponding block 110 for some time. Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • TR thermal runaway
  • Each module housing 120 of at least one battery module 100 may include one or more partition walls 122.
  • One or more partition walls 122 may be arranged to be spaced apart from each other in the horizontal direction.
  • the partition walls 122 may be spaced apart from each other and arranged side by side in a second direction (eg, left and right direction).
  • Each partition 122 may partition a plurality of different block spaces BS (FIG. 10).
  • Each module cover 300 or at least a portion of one or more module covers 300 covering the top of each of the at least one battery module 100 includes an upper frame 310 and one or more ribs 320. It can be done ( Figure 9, Figure 10).
  • One or more ribs 320 may protrude downward from the lower surface of the upper frame 310.
  • One or more ribs 320 may each correspond to one or more partition walls 122. When projected on a horizontal plane, one or more ribs 320 may each extend along the corresponding partition wall 122 and extend adjacent to or in contact with the corresponding partition wall 122 .
  • a plurality of block spaces BS are divided by the partition wall 122 and the rib 320, and accordingly, a plurality of block spaces BS may be formed separately from each other.
  • the rib 320 formed on the module cover 300 divides a plurality of block spaces (BS), damage occurring in any one block 110 of the block space (BS) of the corresponding block 110 It is possible to effectively prevent high-temperature gas and/or heat remaining in the upper portion from propagating/transferring to the block space BS of another adjacent block 110 through the upper part of the block space BS. Accordingly, the thermal propagation (TP) delay effect can be improved.
  • the through hole 214 may remain closed when the pressure of the predetermined space S is less than the threshold value and may be opened when the pressure of the predetermined space S is greater than or equal to the threshold value.
  • the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the battery module 100 in which thermal runaway (TR) occurred is greater than the threshold value, and the battery module 100 in which thermal runaway (TR) occurred accordingly. Even if the corresponding through hole 214 is open and gas and/or heat escapes the predetermined space (S), the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the other battery module 100 is less than the threshold value, so that the other battery Since the through hole 214 corresponding to the module 100 is closed, the gas and/or heat emitted from the battery module 100 where thermal runaway (TR) has occurred quickly spreads to other battery modules 100. It may not metastasize. Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • a plurality of through holes 214 may be formed.
  • the plurality of through holes 214 may each correspond to a predetermined space S of the plurality of battery modules 100 (FIGS. 4 and 7).
  • the first flow space (U1) of the pack housing 200 is formed on one side of the seating space (C) in the first direction, and the plurality of battery modules 100 are positioned in the seating space (C) in the second direction.
  • the predetermined space S a predetermined space S ) and the corresponding through hole 214 is formed on one side (e.g., rear side) of the predetermined space S in the first direction and may communicate with the predetermined space S and the first flow space U1 (FIG. 2 ).
  • the width of the battery pack in the vertical direction can be reduced. Accordingly, the battery pack can be miniaturized.
  • the height position of the top of the predetermined space (S) can be maximized within the allowable range, the volume of empty space where gas and/or heat energy can stay increases, thereby improving the thermal propagation (TP) delay effect. This can prevent or slow down thermal runaway (TR) occurring in the battery cell from worsening because the gas and/or heat energy can be at least partially sufficiently separated from the battery cell to stay at the top of the battery cell.
  • the gas generated from the plurality of battery modules 100 flows through the same first flow space (U1), the structure of the battery pack is simplified, and the manufacturing and maintenance costs of the battery pack can be reduced.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S of each battery module 100 is a plurality of block spaces. (BS) can be communicated with the outside of the battery module 100.
  • thermal propagation (TP) may be delayed between the blocks 110 of the battery module 100 by the partition 122 and the ribs 320. Additionally, the thermal propagation (TP) delay effect can be improved by the ribs 320 formed on the module cover 300.
  • thermal runaway (TR) occurs in any one block 110 of the battery module 100 and gas and/or heat are generated, the block 110 in which the thermal runaway (TR) occurred Until the pressure of the corresponding block space (BS) or the pressure of the predetermined space (S) containing the block space (BS) becomes sufficiently large, gas and/or heat may easily pass through the block space (BS) or the predetermined space (S). It cannot escape and can stay within the block space (BS) or the predetermined space (S). Accordingly, thermal propagation (TP) may be delayed.
  • the through hole 214 corresponding to the predetermined space S of each of the at least one battery module 100 is connected to a plurality of blocks even if the pressure of only one block space BS among the plurality of block spaces BS increases. All of the space BS can be opened to the outside of the battery module 100.
  • one or more partition walls 122 and one or more ribs 320 may extend in a first direction and be arranged side by side in a second direction perpendicular to the first direction.
  • a plurality of last plates 230 may be provided.
  • the plurality of membrane plates 230 may be installed adjacent to the plurality of through holes 214 and block the plurality of through holes 214, respectively (FIGS. 6 and 7).
  • each end plate 230 if the pressure of the predetermined space (S) corresponding to the through hole 214 blocked by the end plate 230 is greater than or equal to a threshold value, the end plate 230 may be damaged and the through hole 214 may be opened. You can. Accordingly, the through hole 214 may remain closed when the pressure of the predetermined space S is less than the threshold value and may be opened when the pressure of the predetermined space S is greater than or equal to the threshold value.
  • the through hole 214 that communicates the inside and outside of the predetermined space (S) can be opened and closed according to the pressure of the predetermined space (S) easily at low cost with a simple configuration.
  • thermal runaway occurs in one of the battery modules (100) of the battery pack, which causes heat propagation (TP, Thermal Runaway) to the adjacent battery module (100) of the same battery pack.
  • TP Thermal Runaway
  • the time for propagation is 8 seconds in the battery pack according to the prior art, whereas it is approximately 44 minutes (2640 seconds) in the battery pack according to the present invention. That is, in the battery pack of the present invention, thermal propagation (TP) may be significantly delayed.
  • V0 represents the time when the voltage of the battery module 100 where thermal runaway occurs becomes 0V
  • Pressure represents the value obtained by subtracting 1 (unit: bar) from the measured value.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 각각 한 개 이상의 배터리셀 및 상기 한 개 이상의 배터리셀이 안착되고 적어도 부분적으로 상방으로 개방되는 모듈하우징(120)을 포함하는 복수 개의 배터리모듈(100); 상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착되는 팩하우징(200); 및 상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상부를 덮는 한 개 이상의 모듈커버(300);를 포함하는 배터리팩을 제공한다. 각각의 상기 배터리모듈(100)에 있어서, 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)과 상기 팩하우징(200) 중에서 적어도 하나 및 상기 모듈커버(300)는 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하고 사방이 막힌 소정공간(S)을 규정할 수 있다. 서로 다른 상기 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하는 서로 다른 상기 소정공간(S)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다. 상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치는 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다.

Description

배터리팩
본 출원은 2022년 11월 21일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0156748호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 배터리팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 열전파가 지연되고 열폭주 악화가 억제되는 배터리팩에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 의미한다. 이차전지는 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 뿐만 아니라 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용되고 있다.
배터리모듈(100)은 다수의 이차전지(이하, 배터리셀)가 직렬 내지 병렬로 연결된 장치를 의미한다. 배터리모듈(100) 내부의 일부 배터리셀에 단락 발생 등의 문제가 생겨서 배터리셀의 온도가 임계 온도를 넘어서게 되면 열폭주 현상이 발생할 수 있다.
배터리모듈(100) 내부의 일부 배터리셀의 열폭주 현상에 의해 발생하는 열, 화염 등은 다른 배터리셀들의 온도를 상승시키게 되고, 이로 인해 다른 배터리셀들로 열폭주 현상이 전파될 수 있다. 열폭주 현상이 다른 배터리셀들로 급격하게 전파되면 배터리모듈(100)이 발화, 폭발할 가능성이 커진다. 이에, 배터리셀 간 또는 배터리모듈(100) 간 열전이(전파)를 지연시킬 필요가 있다.
이와 관련하여 한국등록특허 제10-2332128호에서는, 배터리셀 사이에 실리콘 스폰지 패드를 설치해서 열 폭주 현상의 전파가 지연/방지하는 배터리 팩을 제공한다.
그러나, 배터리셀 간 열전이(전파)를 지연시키기 위해서 배터리셀 사이에 특수 패드를 설치하면 제조비용 및 배터리모듈(100)/배터리팩의 크기가 증가하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연되고 열폭주(TR, Thermal Runaway) 악화가 억제되는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 구조가 단순하고 배터리팩의 제조 및 유지관리 비용이 절감되는 배터리팩을 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 위해 본 발명은, 복수 개의 배터리모듈(100), 팩하우징(200) 및 한 개 이상의 모듈커버(300)를 포함하는 배터리팩을 제공한다.
상기 복수 개의 배터리모듈(100) 각각은 한 개 이상의 배터리셀 및 모듈하우징(120)을 포함할 수 있다.
상기 모듈하우징(120)에 상기 한 개 이상의 배터리셀이 안착될 수 있다.
상기 모듈하우징(120)은 적어도 부분적으로 상방으로 개방될 수 있다.
상기 팩하우징(200)에 상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착될 수 있다.
상기 한 개 이상의 모듈커버(300)는 상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상부를 덮을 수 있다.
각각의 상기 배터리모듈(100)에 있어서, 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)과 상기 팩하우징(200) 중에서 적어도 하나 및 상기 모듈커버(300)는 소정공간(S)을 규정할 수 있다.
상기 소정공간(S)은 상기 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다.
상기 소정공간(S)은 사방이 막힐 수 있다.
서로 다른 상기 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하는 서로 다른 상기 소정공간(S)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치는 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치에서 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치를 뺀 거리(D)는 소정공간(S)에 수용된 한 개 이상의 배터리셀의 상하방향 길이(L)의 1/15 이상이고 1배 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100)은 복수 개의 블록(110)을 각각 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 블록(110)은 한 개 이상의 상기 배터리셀을 각각 포함할 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)은 상기 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함할 수 있다.
각각의 상기 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 상기 블록(110)에 포함되는 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다.
상기 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
각각의 상기 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 모듈하우징(120)은 한 개 이상의 격벽(122)을 포함할 수 있다.
상기 한 개 이상의 격벽(122)은 수평방향으로 서로 이격 배치될 수 있다.
상기 한 개 이상의 격벽(122)은 서로 다른 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 구획할 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 상기 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 상기 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 한 개 이상의 리브(320)를 포함할 수 있다.
상기 한 개 이상의 리브(320)는 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성될 수 있다.
상기 한 개 이상의 리브(320)는 상기 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응할 수 있다.
상기 한 개 이상의 리브(320)는 수평면 상에 투영시킨 경우에 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장될 수 있다.
상기 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 구획될 수 있다.
이에 따라 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 상기 소정공간(S)을 규정하는 상기 모듈하우징(120), 팩하우징(200) 또는 모듈커버(300)에는 소정공간(S)의 내외를 연통시키고 개폐가능한 관통공(214)이 형성될 수 있다.
상기 관통공(214)은 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 관통공(214)은 복수 개가 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 관통공(214)은 상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상기 소정공간(S)과 각각 대응할 수 있다.
상기 팩하우징(200)은 복수 개의 막판(230)을 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 막판(230)은 상기 복수 개의 관통공(214)과 각각 인접하여서 설치될 수 있다.
상기 복수 개의 막판(230)은 복수 개의 관통공(214)을 각각 가로막을 수 있다.
각각의 상기 막판(230)에 있어서, 막판(230)이 가로막는 상기 관통공(214)과 대응하는 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 막판(230)이 손상되어서 관통공(214)이 개방될 수 있다.
이에 따라 상기 관통공(214)은 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팩하우징(200)은 안착공간(C) 및 제1유동공간(U1)을 구비할 수 있다.
상기 안착공간(C)에 상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착될 수 있다.
상기 제1유동공간(U1)은 상기 안착공간(C)의 상하방향과 교차하는 제1방향의 일측에 형성될 수 있다.
상기 제1유동공간(U1)에서는 상기 복수 개의 배터리모듈(100)에서 발생한 가스가 유동할 수 있다.
상기 복수 개의 배터리모듈(100)은 상기 안착공간(C)에 상하방향 및 제1방향과 교차하는 제2방향으로 나란히 안착될 수 있다.
이에 따라 상기 한 개 이상의 모듈커버(300) 및 복수 개의 상기 소정공간(S)은 제2방향으로 나란히 배치되거나 형성될 수 있다.
각각의 상기 소정공간(S)에 있어서, 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 소정공간(S)의 제1방향의 일측에 형성될 수 있다.
각각의 상기 소정공간(S)에 있어서, 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 소정공간(S)과 상기 제1유동공간(U1)을 연통시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100)은 복수 개의 블록(110)을 각각 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 블록(110)은 한 개 이상의 상기 배터리셀을 각각 포함할 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)은 상기 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함할 수 있다.
각각의 상기 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 상기 블록(110)에 포함되는 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다.
상기 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
각각의 상기 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 모듈하우징(120)은, 한 개 이상의 격벽(122)을 포함할 수 있다.
상기 한 개 이상의 격벽(122)은 서로 이격되어서 제2방향으로 나란히 배치될 수 있다.
상기 한 개 이상의 격벽(122)은 서로 다른 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 구획할 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 상기 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 상기 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 한 개 이상의 리브(320)를 포함할 수 있다.
상기 한 개 이상의 리브(320)는 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성될 수 있다.
상기 한 개 이상의 리브(320)는 상기 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응할 수 있다.
상기 한 개 이상의 리브(320)는 수평면 상에 투영시킨 경우에 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장될 수 있다.
상기 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 구획될 수 있다.
이에 따라 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은, 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 배터리모듈(100)의 외부와 연통시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 한 개 이상의 격벽(122) 및 상기 한 개 이상의 리브(320)는 제1방향으로 연장될 수 있다.
상기 한 개 이상의 격벽(122) 및 상기 한 개 이상의 리브(320)는 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 배치될 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 상기 복수 개의 블록공간(BS) 중에서 어느 하나의 블록공간(BS)의 압력만 커지더라도 복수 개의 블록공간(BS)을 모두 배터리모듈(100)의 외부로 개방할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 한 개 이상의 모듈커버(300) 중에서 적어도 한 개의 모듈커버(300)는, 상부프레임(310) 및 분리벽(330)을 포함할 수 있다.
상기 분리벽(330)은 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성될 수 있다.
상기 분리벽(330)은, 측방으로 서로 인접하여 배치되는 한 쌍의 상기 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)의 측벽 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 배터리팩이, 각각 한 개 이상의 배터리셀 및 상기 한 개 이상의 배터리셀이 안착되고 적어도 부분적으로 상방으로 개방되는 모듈하우징(120)을 포함하는 복수 개의 배터리모듈(100); 상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착되는 팩하우징(200); 및 상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상부를 덮는 한 개 이상의 모듈커버(300);를 포함할 수 있다. 각각의 상기 배터리모듈(100)에 있어서, 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)과 상기 팩하우징(200) 중에서 적어도 하나 및 상기 모듈커버(300)는 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하고 사방이 막힌 소정공간(S)을 규정할 수 있다. 서로 다른 상기 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하는 서로 다른 상기 소정공간(S)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다. 상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치는 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다.
이에 따라, 배터리모듈(100) 별로 서로 분리된 소정공간(S) 내에 배터리모듈(100)의 배터리셀에서 방출되는 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 빈 공간이 마련될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 배터리모듈(100)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 가스 및/또는 열이 다른 배터리모듈(100)로 빠르게 전파/전이되지 않고 상기 빈 공간에 얼마간 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다. 여기에서, 열전파(TP, Thermal Propagation)는 열폭주가 발생한 배터리모듈(100)/배터리셀에 의해서 다른 배터리모듈(100)/배터리셀에 열폭주 연쇄적으로 발생하는 현상을 의미할 수 있다.
특히, 상기 빈 공간이 배터리셀의 상부에 마련되므로 배터리셀에서 방출된 고온의 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 떨어져서 배터리셀의 상부에 머무를 수 있다. 이에, 배터리셀에서 발생한 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다.
또한, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 열전파(TP, Thermal Propagation)를 지연할 수 있고 열폭주(TR, Thermal Runaway) 악화를 억제할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치에서 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치를 뺀 거리(D)는 소정공간(S)에 수용된 한 개 이상의 배터리셀의 상하방향 길이(L)의 1/15 이상이고 1배 이하일 수 있다.
이에 따라, 배터리셀을 수용하는 소정공간(S) 내에 배터리셀에서 방출되는 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 큰 부피의 빈 공간이 배터리셀 상부에 마련되므로 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 충분하게 떨어져서 머무를 수 있다. 이에, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있고 열전파(TP, Thermal Propagation)가 효과적으로 지연될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100)은 한 개 이상의 상기 배터리셀을 각각 포함하는 복수 개의 블록(110)을 각각 포함할 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)은 상기 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함할 수 있다. 각각의 상기 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 상기 블록(110)에 포함되는 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다. 상기 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다. 각각의 상기 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다.
이에 따라, 동일한 블록(110)(예컨대, 뱅크)에 속한 배터리셀을 수용하는 블록공간(BS)이 블록(110) 별로 서로 분리되어서 형성되고, 각각의 블록공간(BS) 내에 블록(110)에 속한 배터리셀에서 방출되는 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 빈 공간이 마련될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 배터리모듈(100)의 어느 하나의 블록(110)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 가스 및/또는 열이 다른 블록(110) 및 다른 배터리모듈(100)로 빠르게 전파/전이되지 않고 해당 블록(110)의 블록공간(BS)의 상기 빈 공간에 얼마간 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
특히, 상기 빈 공간이 배터리셀의 상부에 마련되므로 배터리셀에서 방출된 고온의 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 떨어져서 배터리셀의 상부에 머무를 수 있다. 이에, 배터리셀에서 발생한 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 모듈하우징(120)은, 수평방향으로 서로 이격 배치되고 서로 다른 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 구획하는 한 개 이상의 격벽(122)을 포함할 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 상기 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 상기 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성되고 상기 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응하고 수평면 상에 투영시킨 경우에 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장되는 한 개 이상의 리브(320)를 포함할 수 있다. 상기 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 구획되고 이에 따라 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
이에 따라, 모듈커버(300)에 형성된 리브(320)가 복수 개의 블록공간(BS)을 구획하므로 어느 하나의 블록(110)에서 발생해서 해당 블록(110)의 블록공간(BS)의 상부에 머무르는 고온의 가스 및/또는 열이 블록공간(BS)의 상부를 통해서 인접하는 다른 블록(110)의 블록공간(BS)으로 전파/전이되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation) 지연효과가 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 각각의 상기 소정공간(S)을 규정하는 상기 모듈하우징(120), 팩하우징(200) 또는 모듈커버(300)에는 소정공간(S)의 내외를 연통시키고 개폐가능한 관통공(214)이 형성될 수 있다. 상기 관통공(214)은 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방될 수 있다.
이에 따라, 어느 하나의 배터리모듈(100)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이 되기 전까지 가스 및/또는 열이 소정공간(S)을 빠져나가지 못하고 소정공간(S) 내에 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
또한, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이 되고 이에 따라 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)과 대응하는 관통공(214)이 개방돼서 가스 및/또는 열이 소정공간(S)을 빠져나가더라도, 다른 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작아서 다른 배터리모듈(100)과 대응하는 관통공(214)이 닫혀 있으므로, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)에서 방출된 가스 및/또는 열이 다른 배터리모듈(100)에 빠르게 전파/전이되지 않을 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 관통공(214)은 복수 개가 형성될 수 있다. 상기 복수 개의 관통공(214)은 상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상기 소정공간(S)과 각각 대응할 수 있다. 상기 팩하우징(200)은 상기 복수 개의 관통공(214)과 각각 인접하여서 설치되고 복수 개의 관통공(214)을 각각 가로막는 복수 개의 막판(230)을 더 포함할 수 있다. 각각의 상기 막판(230)에 있어서, 막판(230)이 가로막는 상기 관통공(214)과 대응하는 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 막판(230)이 손상되어서 관통공(214)이 개방될 수 있다. 이에, 상기 관통공(214)은 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방될 수 있다.
이에 따라, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 소정공간(S)의 압력에 따라 소정공간(S)의 내외를 연통시키는 관통공(214)이 개폐될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 팩하우징(200)은 상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착되는 안착공간(C) 및 상기 안착공간(C)의 상하방향과 교차하는 제1방향의 일측에 형성되고 상기 복수 개의 배터리모듈(100)에서 발생한 가스가 유동하는 제1유동공간(U1)을 구비할 수 있다. 상기 복수 개의 배터리모듈(100)은 상기 안착공간(C)에 상하방향 및 제1방향과 교차하는 제2방향으로 나란히 안착되고, 이에 따라 상기 한 개 이상의 모듈커버(300) 및 복수 개의 상기 소정공간(S)은 제2방향으로 나란히 배치되거나 형성될 수 있다. 각각의 상기 소정공간(S)에 있어서, 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 소정공간(S)의 제1방향의 일측에 형성되고 소정공간(S)과 상기 제1유동공간(U1)을 연통시킬 수 있다.
이에 따라, 제1유동공간(U1)이 안착공간(C)의 위쪽에 형성되지 않고 안착공간(C)의 제1방향의 일측에 형성되므로 배터리팩의 상하방향 폭을 줄일 수 있다. 이에, 배터리팩을 소형화할 수 있다. 또한, 허용범위 내에서 소정공간(S)의 상단의 높이위치를 최대화할 수 있으므로, 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 빈 공간의 부피가 증가해서 열전파(TP, Thermal Propagation) 지연효과가 향상될 수 있고 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 충분하게 떨어져서 배터리셀의 상부에 머무를 수 있으므로 배터리셀에서 발생한 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리모듈(100)에서 발생한 가스가 동일한 제1유동공간(U1)을 통해서 유동하므로 배터리팩의 구조가 단순해져서 배터리팩의 제조 및 유지관리 비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100)은 한 개 이상의 상기 배터리셀을 각각 포함하는 복수 개의 블록(110)을 각각 포함할 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)은 상기 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함할 수 있다. 각각의 상기 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 상기 블록(110)에 포함되는 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다. 상기 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다. 각각의 상기 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 모듈하우징(120)은, 서로 이격되어서 제2방향으로 나란히 배치되고 서로 다른 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 구획하는 한 개 이상의 격벽(122)을 포함할 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 상기 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 상기 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성되고 상기 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응하고 수평면 상에 투영시킨 경우에 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장되는 한 개 이상의 리브(320)를 포함할 수 있다. 상기 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 구획되고 이에 따라 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성될 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은, 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 배터리모듈(100)의 외부와 연통시킬 수 있다.
이에 따라, 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 배터리모듈(100)의 블록(110) 간에 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다. 또한, 모듈커버(300)에 형성된 리브(320)에 의해서 열전파(TP, Thermal Propagation) 지연효과가 향상될 수 있다.
또한, 배터리모듈(100)의 어느 하나의 블록(110)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)과 대응하는 블록공간(BS)의 압력 또는 이러한 블록공간(BS)이 포함되는 소정공간(S)의 압력이 충분히 커지기 전까지 가스 및/또는 열이 블록공간(BS) 또는 소정공간(S)을 용이하게 빠져나가지 못하고 블록공간(BS) 또는 소정공간(S) 내에 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 한 개 이상의 격벽(122) 및 상기 한 개 이상의 리브(320)는 제1방향으로 연장되고 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 배치될 수 있다. 상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 상기 복수 개의 블록공간(BS) 중에서 어느 하나의 블록공간(BS)의 압력만 커지더라도 복수 개의 블록공간(BS)을 모두 배터리모듈(100)의 외부로 개방할 수 있다.
이에 따라, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)의 블록공간(BS)뿐만 아니라 다른 블록(110)의 블록공간(BS)이 배터리모듈(100)의 외부로 개방되더라도, 복수 개의 블록공간(BS)이 각각 제1방향으로 연장되고 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 형성되므로 가스 및/또는 열이 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)의 블록공간(BS)을 빠져나온 후에 다른 블록(110)의 블록공간(BS)으로 유입되기 어렵다. 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)의 블록공간(BS)을 제1방향으로 빠져나온 가스 및/또는 열이 다른 블록(110)의 블록공간(BS)으로 유입되기 위해서는 180도 회전해야 하기 때문이다. 이에, 복수 개의 블록공간(BS) 중에서 어느 하나의 블록공간(BS)의 압력이 커져서 모든 블록공간(BS)이 배터리모듈(100)의 외부로 개방되더라도 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 한 개 이상의 모듈커버(300) 중에서 적어도 한 개의 모듈커버(300)는, 상부프레임(310) 및 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성되는 분리벽(330)을 포함할 수 있다. 상기 분리벽(330)은, 측방으로 서로 인접하여 배치되는 한 쌍의 상기 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)의 측벽 사이에 개재될 수 있다.
이에 따라, 배터리모듈(100) 간 열전파가 지연되고 열폭주 악화가 억제될 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 사시도 및 분해사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 배터리팩에서 팩커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 배터리팩에서 모듈커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도 및 평면도이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 배터리팩에서 배터리모듈을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 배터리팩에서 막판을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 2 및 도 3의 배티러팩의 모듈커버를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 1의 10-10' 단면도이다.
도 11은 종래기술과 본 발명의 열전파 실험결과를 비교한 표이다.
[부호의 설명]
10: 배터리팩
100: 배터리모듈 110: 블록
120: 모듈하우징 122: 격벽
S: 소정공간 BS: 블록공간
200: 팩하우징 210: 본체
212: 제1구획벽(212) 214: 관통공
216: 관통공 218: 제2구획벽(218)
220: 팩커버 230: 막판
C: 안착공간
U1: 제1유동공간 U2: 제2유동공간(U2)
F: 필터(F) T: 배기구(T)
300: 모듈커버 310: 상부프레임
320: 리브 330: 분리벽
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 사시도 및 분해사시도이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 배터리팩에서 팩커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도이다. 도 4 및 도 5는 도 3의 배터리팩에서 모듈커버를 제거한 상태를 나타낸 사시도 및 평면도이다. 도 6은 도 4 및 도 5의 배터리팩에서 배터리모듈을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다. 도 7은 도 6의 배터리팩에서 막판을 제거한 상태를 나타낸 사시도이다. 도 8 및 도 9는 도 2 및 도 3의 배티러팩의 모듈커버를 나타낸 사시도이다. 도 10은 도 1의 10-10' 단면도이다. 도 11은 종래기술과 본 발명의 열전파 실험결과를 비교한 표이다.
[배터리팩]
도 1 내지 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리팩(10)은 복수 개의 배터리모듈(100), 팩하우징(200) 및 한 개 이상의 모듈커버(300)를 포함할 수 있다. 배터리팩은 막판(230)을 더 포함할 수 있다.
이하, 각 구성에 대해서 구체적으로 살펴본다.
[배터리모듈]
배터리모듈(100)은 복수 개가 구비될 수 있다.
각각의 배터리모듈(100)은 복수 개의 블록(110)을 포함할 수 있다. 각각의 블록(110)은 한 개 이상의 배터리셀을 포함할 수 있다. 블록(110)이 단일한 배터리셀일 수도 있고 복수 개의 배터리셀 집합체일 수도 있다.
각각의 배터리모듈(100)은 모듈하우징(120)을 포함할 수 있다.
모듈하우징(120)에는 복수 개의 블록(110) 또는 한 개 이상의 배터리셀이 안착될 수 있다. 복수 개의 블록(110) 또는 한 개 이상의 베터리셀은 모듈하우징(120)에 제2방향(예컨대, 좌우방향)으로 나란히 배치될 수 있다. 모듈하우징(120)은 적어도 부분적으로 상방으로 개방될 수 있다.
모듈하우징(120)은 한 개 이상의 격벽(122)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 후술한다.
[팩하우징]
팩하우징(200)은 바디(210) 및 팩커버(220)를 포함할 수 있다. 팩하우징(200)에는 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착될 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 팩하우징(200)은 안착공간(C) 및 제1유동공간(U1)을 구비할 수 있다. 팩하우징(200)은 제2유동공간(U2)을 더 포함할 수 있다.
안착공간(C)에는 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착될 수 있다. 안착공간(C)에는 복수 개의 배터리모듈(100)이 제2방향(예컨대, 좌우방향)으로 나란히 안착될 수 있다. 이에 따라 한 개 이상의 모듈커버(300) 및 복수 개의 소정공간(S)이 제2방향으로 나란히 배치되거나 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 배터리모듈(100)과 각각 대응하는 복수 개의 모듈커버(300) 및 복수 개의 소정공간(S)이 제2방향으로 나란히 배치되거나 형성될 수 있다.
제1유동공간(U1)은 안착공간(C)의 제1방향(예컨대, 전후방향)의 일측(예컨대, 후측)에 형성될 수 있다. 여기에서, 제1방향은 상하방향과 교차하는 방향일 수 있다. 제1유동공간(U1)은 안착공간(C) 및 후술할 소정공간(S)과 연통될 수 있다. 예를 들면, 제1유동공간(U1)은 제1구획벽(212)에 형성된 후술할 관통공(214)을 통해서 소정공간(S)과 연통될 수 있다. 제1유동공간(U1)에서는 복수 개의 배터리모듈(100)에서 발생한 가스 및/또는 열이 유동할 수 있다.
제2유동공간(U2)은 안착공간(C)의 제2방향(예컨대, 좌우방향)의 일측(예컨대, 오른쪽)에 형성될 수 있다. 여기에서, 제2방향은 상하방향 및 제1방향과 교차하는 방향일 수 있다. 제2유동공간(U2)은 (예컨대 관통공(216)을 통해서) 제1유동공간(U1)과 연통될 수 있다. 제2유동공간(U2)에는 안착공간(C)에 안착된 배터리모듈(100)에서 발생한 가스 및/또는 열이 유동할 수 있다.
배기구(T)는 제2유동공간(U2)과 연통될 수 있다. 배기구(T)를 통해서 안착공간(C)에 안착된 배터리모듈(100)에서 발생한 가스 및/또는 열이 팩하우징(200)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 팩하우징(200)은 제1구획벽(212), 제2구획벽(218) 및/또는 필터(F)를 포함할 수 있다.
제1구획벽(212)은 안착공간(C)과 제1유동공간(U1)을 구획할 수 있다. 제1구획벽(212)은 후술하는 소정공간(S)을 규정할 수 있다. 제1구획벽(212)에 후술하는 관통공(214)이 형성될 수 있다.
제2구획벽(218)은 안착공간(C)과 제2유동공간(U2)을 구획할 수 있다. 제2구획벽(218)은 후술하는 소정공간(S)을 규정할 수도 있다.
필터(F)는 제2유동공간(U2)과 배기구(T) 사이에 배치될 수 있다. 필터(F)는 열폭주 등에 의해서 배터리셀에서 떨어져나온 발화성 입자가 외부로 배출되는 것을 막을 수 있다.
정리하면, 안착공간(C)에 안착된 배터리모듈(100)에서 발생한 가스 및/또는 열은 제1유동공간(U1), 제2유동공간(U2), 필터(F) 및 배기구(T)를 순서대로 지나서 팩하우징(200)의 외부로 배출될 수 있다(도 5).
[모듈커버]
도 8 및 도 9를 더 참조하면, 모듈커버(300)는 한 개 이상의 구비될 수 있다. 한 개 이상의 모듈커버(300)는 복수 개의 배터리모듈(100)의 상부를 덮을 수 있다.
예를 들면, 복수 개의 모듈커버(300)는 복수 개의 배터리모듈(100)과 각각 대응할 수 있다. 각각의 모듈커버(300)는 모듈커버(300)과 대응하는 각각의 배터리모듈(100)의 상부를 덮을 수 있다.
모듈커버(300)는 이와 대응하는 배터리모듈(100)의 모듈하우징(120)과 결합되거나 팩하우징(200)과 결합될 수 있다.
모듈커버(300)는 상부프레임(310) 및 한 개 이상의 리브(320)를 포함할 수 있다. 모듈커버(300)는 분리벽(330)을 포함할 수 있다.
상부프레임(310)은 제1방향 및 제2방향으로 연장될 수 있다. 상부프레임(310)은 판형상일 수 있다.
한 개 이상의 리브(320)에 관해서, 후술한다.
분리벽(330)은 적어도 한 개의 모듈커버(300)에 구비될 수 있다. 분리벽(330)은 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성될 수 있다. 분리벽(330)은, 측방으로 서로 인접하여 배치되는 한 쌍의 배터리모듈(100)의 모듈하우징(120)의 측벽 사이에 개재될 수 있다(도 10).
#10#이에 따라, 배터리모듈(100) 간 열전파가 지연되고 열폭주 악화가 억제될 수 있다.
[소정공간]
도 10을 더 참조하면, 소정공간(S)은 복수 개가 규정될 수 있다. 복수 개의 소정공간(S)은 복수 개의 배터리모듈(100)과 각각 대응할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 각각의 배터리모듈(100)에 있어서, 배터리모듈(100)의 모듈하우징(120)과 팩하우징(200) 중에서 적어도 하나 및 모듈커버(300)가 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)을 규정할 수 있다.
각각의 소정공간(S)은 이와 대응하는 배터리모듈(100)의 복수 개의 블록(110) 또는 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다. 각각의 소정공간(S)은 사방이 막힐 수 있다.
서로 다른 배터리모듈(100)의 한 개 이상의 배터리셀을 수용하는 서로 다른 소정공간(S)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
소정공간(S)의 상단의 높이위치는 소정공간(S)에 수용된 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다(도 10).
#01#이에 따라, 배터리모듈(100) 별로 서로 분리된 소정공간(S) 내에 배터리모듈(100)의 배터리셀에서 방출되는 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 빈 공간이 마련될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 배터리모듈(100)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 가스 및/또는 열이 다른 배터리모듈(100)로 빠르게 전파/전이되지 않고 상기 빈 공간에 얼마간 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다. 여기에서, 열전파(TP, Thermal Propagation)는 열폭주가 발생한 배터리모듈(100)/배터리셀에 의해서 다른 배터리모듈(100)/배터리셀에 열폭주 연쇄적으로 발생하는 현상을 의미할 수 있다.
특히, 상기 빈 공간이 배터리셀의 상부에 마련되므로 배터리셀에서 방출된 고온의 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 떨어져서 배터리셀의 상부에 머무를 수 있다. 이에, 배터리셀에서 발생한 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다.
또한, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 열전파(TP, Thermal Propagation)를 지연할 수 있고 열폭주(TR, Thermal Runaway) 악화를 억제할 수 있다.
소정공간(S)의 상단의 높이위치에서 소정공간(S)에 수용된 복수 개의 블록(110) 또는 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치를 뺀 거리(D)는 소정공간(S)에 수용된 배터리셀의 상하방향 길이(L)의 1/15 이상이고 1배 이하일 수 있다(도 5).
예를 들면, 소정공간(S)에 수용된 복수 개의 블록(110) 또는 한 개 이상의 배터리셀의 상하방향 길이(L)가 100mm 인 경우에, 소정공간(S)의 상단의 높이위치에서 소정공간(S)에 수용된 블록(110) 또는 배터리셀의 상단의 높이위치를 뺀 거리(D)는 10mm 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 거리(D)는 20mm 이상일 수 있다.
#02#이에 따라, 배터리셀을 수용하는 소정공간(S) 내에 배터리셀에서 방출되는 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 큰 부피의 빈 공간이 배터리셀 상부에 마련되므로 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 충분하게 떨어져서 머무를 수 있다. 이에, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있고 열전파(TP, Thermal Propagation)가 효과적으로 지연될 수 있다.
[블록 및 블록공간]
복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각은 복수 개의 블록(110)을 포함할 수 있다. 각각의 블록(110)은 한 개 이상의 배터리셀을 포함할 수 있다. 여기에서, 블록(110)은 뱅크일 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 소정공간(S)은 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함할 수 있다(도 10).
각각의 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 블록(110)에 포함되는 한 개 이상의 배터리셀을 수용할 수 있다. 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성될 수 있다(도 5).
각각의 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높을 수 있다(도 10).
#03#이에 따라, 동일한 블록(110)(예컨대, 뱅크)에 속한 배터리셀을 수용하는 블록공간(BS)이 블록(110) 별로 서로 분리되어서 형성되고, 각각의 블록공간(BS) 내에 블록(110)에 속한 배터리셀에서 방출되는 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 빈 공간이 마련될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 배터리모듈(100)의 어느 하나의 블록(110)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 가스 및/또는 열이 다른 블록(110) 및 다른 배터리모듈(100)로 빠르게 전파/전이되지 않고 해당 블록(110)의 블록공간(BS)의 상기 빈 공간에 얼마간 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
특히, 상기 빈 공간이 배터리셀의 상부에 마련되므로 배터리셀에서 방출된 고온의 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 떨어져서 배터리셀의 상부에 머무를 수 있다. 이에, 배터리셀에서 발생한 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다.
[격벽 및 리브]
적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 모듈하우징(120)은 한 개 이상의 격벽(122)을 포함할 수 있다.
한 개 이상의 격벽(122)은 수평방향으로 서로 이격 배치될 수 있다. 예를 들면, 격벽(122)은 서로 이격되어서 제2방향(예컨대, 좌우방향)으로 나란히 배치될 수 있다. 각각의 격벽(122)은 서로 다른 복수 개의 블록공간(BS)을 구획할 수 있다(도 10).
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 한 개 이상의 리브(320)를 포함할 수 있다(도 9, 도 10).
한 개 이상의 리브(320)는 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성될 수 있다. 한 개 이상의 리브(320)는 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응할 수 있다. 수평면 상에 투영시킨 경우에 한 개 이상의 리브(320)는 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장될 수 있다.
격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 복수 개의 블록공간(BS)이 구획되고 이에 따라 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성될 수 있다.
#04#이에 따라, 모듈커버(300)에 형성된 리브(320)가 복수 개의 블록공간(BS)을 구획하므로 어느 하나의 블록(110)에서 발생해서 해당 블록(110)의 블록공간(BS)의 상부에 머무르는 고온의 가스 및/또는 열이 블록공간(BS)의 상부를 통해서 인접하는 다른 블록(110)의 블록공간(BS)으로 전파/전이되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation) 지연효과가 향상될 수 있다.
[관통공 및 막판]
관통공(214)은 한 개 이상이 형성될 수 있다. 관통공(214)은 각각의 소정공간(S)을 규정하는 모듈하우징(120), 팩하우징(200) 또는 모듈커버(300)에 형성될 수 잇다. 관통공(214)은 소정공간(S)의 내외를 연통시키고 개폐가능할 수 있다. 예를 들면, 2개의 모듈하우징(120) 및 2개의 모듈커버(300)와 함께 2개의 소정공간(S)을 규정하는 팩하우징(200)의 제1구획벽(212)에는 2개의 소정공간(S)의 내외를 연통시키고 개폐가능한 2개의 관통공(214)이 형성될 수 있다(도 4, 도 6, 도 7).
관통공(214)은 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방될 수 있다.
#05#이에 따라, 어느 하나의 배터리모듈(100)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이 되기 전까지 가스 및/또는 열이 소정공간(S)을 빠져나가지 못하고 소정공간(S) 내에 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
또한, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이 되고 이에 따라 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)과 대응하는 관통공(214)이 개방돼서 가스 및/또는 열이 소정공간(S)을 빠져나가더라도, 다른 배터리모듈(100)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작아서 다른 배터리모듈(100)과 대응하는 관통공(214)이 닫혀 있으므로, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 배터리모듈(100)에서 방출된 가스 및/또는 열이 다른 배터리모듈(100)에 빠르게 전파/전이되지 않을 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
관통공(214)은 복수 개가 형성될 수 있다. 복수 개의 관통공(214)은 복수 개의 배터리모듈(100)의 소정공간(S)과 각각 대응할 수 있다(도 4, 도 7).
한편, 전술한 바와 같이 팩하우징(200)의 제1유동공간(U1)이 안착공간(C)의 제1방향의 일측에 형성되고 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착공간(C)에 제2방향으로 나란히 안착되고 이에 따라 한 개 이상의 모듈커버(300) 및 복수 개의 소정공간(S)이 제2방향으로 나란히 배치되거나 형성되는 경우에, 각각의 소정공간(S)에 있어서, 소정공간(S)과 대응하는 관통공(214)은 소정공간(S)의 제1방향의 일측(예컨대, 후측)에 형성되고 소정공간(S)과 제1유동공간(U1)을 연통시킬 수 있다(도 2).
#07#이에 따라, 제1유동공간(U1)이 안착공간(C)의 위쪽에 형성되지 않고 안착공간(C)의 제1방향의 일측에 형성되므로 배터리팩의 상하방향 폭을 줄일 수 있다. 이에, 배터리팩을 소형화할 수 있다. 또한, 허용범위 내에서 소정공간(S)의 상단의 높이위치를 최대화할 수 있으므로, 가스 및/또는 열에너지가 머무를 수 있는 빈 공간의 부피가 증가해서 열전파(TP, Thermal Propagation) 지연효과가 향상될 수 있고 가스 및/또는 열에너지가 적어도 부분적으로 배터리셀과 충분하게 떨어져서 배터리셀의 상부에 머무를 수 있으므로 배터리셀에서 발생한 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 악화되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다.
또한, 복수 개의 배터리모듈(100)에서 발생한 가스가 동일한 제1유동공간(U1)을 통해서 유동하므로 배터리팩의 구조가 단순해져서 배터리팩의 제조 및 유지관리 비용이 절감될 수 있다.
한편, 복수 개의 블록(110)을 포함하는 전술한 적어도 한 개의 배터리모듈(100)에 있어서, 배터리모듈(100) 각각의 소정공간(S)과 대응하는 관통공(214)은, 복수 개의 블록공간(BS)을 배터리모듈(100)의 외부와 연통시킬 수 있다.
#08#이에 따라, 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 배터리모듈(100)의 블록(110) 간에 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다. 또한, 모듈커버(300)에 형성된 리브(320)에 의해서 열전파(TP, Thermal Propagation) 지연효과가 향상될 수 있다.
또한, 배터리모듈(100)의 어느 하나의 블록(110)에 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생해서 가스 및/또는 열이 발생하더라도 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)과 대응하는 블록공간(BS)의 압력 또는 이러한 블록공간(BS)이 포함되는 소정공간(S)의 압력이 충분히 커지기 전까지 가스 및/또는 열이 블록공간(BS) 또는 소정공간(S)을 용이하게 빠져나가지 못하고 블록공간(BS) 또는 소정공간(S) 내에 머무를 수 있다. 이에, 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 소정공간(S)과 대응하는 관통공(214)은, 복수 개의 블록공간(BS) 중에서 어느 하나의 블록공간(BS)의 압력만 커지더라도 복수 개의 블록공간(BS)을 모두 배터리모듈(100)의 외부로 개방할 수 있다. 이 때에, 한 개 이상의 격벽(122) 및 한 개 이상의 리브(320)가 제1방향으로 연장되고 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 배치될 수 있다.
#9#이에 따라, 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)의 블록공간(BS)뿐만 아니라 다른 블록(110)의 블록공간(BS)이 배터리모듈(100)의 외부로 개방되더라도, 복수 개의 블록공간(BS)이 각각 제1방향으로 연장되고 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 형성되므로 가스 및/또는 열이 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)의 블록공간(BS)을 빠져나온 후에 다른 블록(110)의 블록공간(BS)으로 유입되기 어렵다. 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생한 블록(110)의 블록공간(BS)을 제1방향으로 빠져나온 가스 및/또는 열이 다른 블록(110)의 블록공간(BS)으로 유입되기 위해서는 180도 회전해야 하기 때문이다. 이에, 복수 개의 블록공간(BS) 중에서 어느 하나의 블록공간(BS)의 압력이 커져서 모든 블록공간(BS)이 배터리모듈(100)의 외부로 개방되더라도 열전파(TP, Thermal Propagation)가 지연될 수 있다.
막판(230)은 복수 개가 구비될 수 있다. 복수 개의 막판(230)은 복수 개의 관통공(214)과 각각 인접하여서 설치되고 복수 개의 관통공(214)을 각각 가로막을 수 있다(도 6, 도 7).
각각의 막판(230)에 있어서, 막판(230)이 가로막는 관통공(214)과 대응하는 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 막판(230)이 손상되어서 관통공(214)이 개방될 수 있다. 이에, 관통공(214)은 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방될 수 있다.
#06#이에 따라, 간단한 구성으로 저비용으로 용이하게 소정공간(S)의 압력에 따라 소정공간(S)의 내외를 연통시키는 관통공(214)이 개폐될 수 있다.
[실험결과]
도 11을 더 참조하면, 배터리팩의 어느 한 개의 배터리모듈(100)에서 열폭주(TR, Thermal Runaway)가 발생하고 이로 인해서 동일한 배터리팩의 인접하는 배터리모듈(100)에 열전파(TP, Thermal Propagation)가 이루어지는 시간이, 종래기술에 따른 배터리팩에서는 8초인 반면에 본 발명에 따른 배터리팩에서는 대략 44분(2640초)보다 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 배터리팩에서는 열전파(TP, Thermal Propagation)가 현저하게 지연될 수 있다.
한편, 도 11에서 "V0"는 열폭주가 발생한 배터리모듈(100)의 전압이 0V가 되는 시간을 나타내고 "Pressure"는 측정값에서 1(단위: bar)을 뺀 값을 나타낸다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
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 (10)

  1. 각각 한 개 이상의 배터리셀 및 상기 한 개 이상의 배터리셀이 안착되고 적어도 부분적으로 상방으로 개방되는 모듈하우징(120)을 포함하는 복수 개의 배터리모듈(100);
    상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착되는 팩하우징(200); 및
    상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상부를 덮는 한 개 이상의 모듈커버(300);를 포함하고,
    각각의 상기 배터리모듈(100)에 있어서, 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)과 상기 팩하우징(200) 중에서 적어도 하나 및 상기 모듈커버(300)는 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하고 사방이 막힌 소정공간(S)을 규정하고,
    서로 다른 상기 배터리모듈(100)의 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하는 서로 다른 상기 소정공간(S)은 서로 분리되어서 형성되고,
    상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치는 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높은,
    배터리팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정공간(S)의 상단의 높이위치에서 소정공간(S)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치를 뺀 거리(D)는 소정공간(S)에 수용된 한 개 이상의 배터리셀의 상하방향 길이(L)의 1/15 이상이고 1배 이하인, 배터리팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100)은 한 개 이상의 상기 배터리셀을 각각 포함하는 복수 개의 블록(110)을 각각 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)은 상기 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함하고,
    각각의 상기 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 상기 블록(110)에 포함되는 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하고,
    상기 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성되고,
    각각의 상기 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높은, 배터리팩.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 모듈하우징(120)은, 수평방향으로 서로 이격 배치되고 서로 다른 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 구획하는 한 개 이상의 격벽(122)을 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 상기 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 상기 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성되고 상기 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응하고 수평면 상에 투영시킨 경우에 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장되는 한 개 이상의 리브(320)를 포함하고,
    상기 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 구획되고 이에 따라 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성되는, 배터리팩.
  5. 청구항 1에 있어서,
    각각의 상기 소정공간(S)을 규정하는 상기 모듈하우징(120), 팩하우징(200) 또는 모듈커버(300)에는 소정공간(S)의 내외를 연통시키고 개폐가능한 관통공(214)이 형성되고,
    상기 관통공(214)은 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방되는, 배터리팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 관통공(214)은 복수 개가 형성되고,
    상기 복수 개의 관통공(214)은 상기 복수 개의 배터리모듈(100)의 상기 소정공간(S)과 각각 대응하고,
    상기 팩하우징(200)은 상기 복수 개의 관통공(214)과 각각 인접하여서 설치되고 복수 개의 관통공(214)을 각각 가로막는 복수 개의 막판(230)을 더 포함하고,
    각각의 상기 막판(230)에 있어서, 막판(230)이 가로막는 상기 관통공(214)과 대응하는 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 막판(230)이 손상되어서 관통공(214)이 개방되고,
    이에 따라 상기 관통공(214)은 상기 소정공간(S)의 압력이 임계값보다 작으면 닫힌 상태를 유지하고 소정공간(S)의 압력이 임계값 이상이면 개방되는, 배터리팩.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 팩하우징(200)은 상기 복수 개의 배터리모듈(100)이 안착되는 안착공간(C) 및 상기 안착공간(C)의 상하방향과 교차하는 제1방향의 일측에 형성되고 상기 복수 개의 배터리모듈(100)에서 발생한 가스가 유동하는 제1유동공간(U1)을 구비하고,
    상기 복수 개의 배터리모듈(100)은 상기 안착공간(C)에 상하방향 및 제1방향과 교차하는 제2방향으로 나란히 안착되고, 이에 따라 상기 한 개 이상의 모듈커버(300) 및 복수 개의 상기 소정공간(S)은 제2방향으로 나란히 배치되거나 형성되고,
    각각의 상기 소정공간(S)에 있어서, 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 소정공간(S)의 제1방향의 일측에 형성되고 소정공간(S)과 상기 제1유동공간(U1)을 연통시키는, 배터리팩.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리모듈(100) 중에서 적어도 한 개의 배터리모듈(100)은 한 개 이상의 상기 배터리셀을 각각 포함하는 복수 개의 블록(110)을 각각 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)은 상기 복수 개의 블록(110)과 각각 대응하는 복수 개의 블록공간(BS)을 포함하고,
    각각의 상기 블록공간(BS)은 블록공간(BS)과 대응하는 상기 블록(110)에 포함되는 상기 한 개 이상의 배터리셀을 수용하고,
    상기 복수 개의 블록공간(BS)은 서로 분리되어서 형성되고,
    각각의 상기 블록공간(BS)의 상단의 높이위치는 블록공간(BS)에 수용된 상기 한 개 이상의 배터리셀의 상단의 높이위치보다 높고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 모듈하우징(120)은, 서로 이격되어서 제2방향으로 나란히 배치되고 서로 다른 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 구획하는 한 개 이상의 격벽(122)을 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상부를 덮는 각각의 상기 모듈커버(300) 또는 한 개 이상의 상기 모듈커버(300)의 적어도 일부분은, 상부프레임(310) 및 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성되고 상기 한 개 이상의 격벽(122)과 각각 대응하고 수평면 상에 투영시킨 경우에 상기 대응하는 격벽(122)을 따라 각각 연장되되 상기 대응하는 격벽(122)과 인접하거나 접하는 상태로 연장되는 한 개 이상의 리브(320)를 포함하고,
    상기 격벽(122) 및 리브(320)에 의해서 상기 복수 개의 블록공간(BS)이 구획되고 이에 따라 복수 개의 블록공간(BS)이 서로 분리되어서 형성되고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은, 상기 복수 개의 블록공간(BS)을 배터리모듈(100)의 외부와 연통시키는, 배터리팩.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 한 개 이상의 격벽(122) 및 상기 한 개 이상의 리브(320)는 제1방향으로 연장되고 제1방향과 수직한 제2방향으로 나란히 배치되고,
    상기 적어도 한 개의 배터리모듈(100) 각각의 상기 소정공간(S)과 대응하는 상기 관통공(214)은 상기 복수 개의 블록공간(BS) 중에서 어느 하나의 블록공간(BS)의 압력만 커지더라도 복수 개의 블록공간(BS)을 모두 배터리모듈(100)의 외부로 개방하는, 배터리팩.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 개 이상의 모듈커버(300) 중에서 적어도 한 개의 모듈커버(300)는, 상부프레임(310) 및 상기 상부프레임(310)의 하면으로부터 하방으로 돌출형성되는 분리벽(330)을 포함하고,
    상기 분리벽(330)은, 측방으로 서로 인접하여 배치되는 한 쌍의 상기 배터리모듈(100)의 상기 모듈하우징(120)의 측벽 사이에 개재되는, 배터리팩.
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