WO2025225802A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈

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WO2025225802A1
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battery module
battery
flexible cover
cover
present
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김광모
정혜미
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • lithium secondary batteries are receiving attention for their advantages of being able to charge and discharge freely, having a very low self-discharge rate, and having a high energy density, as they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries.
  • Lithium secondary batteries primarily use lithium oxide and carbon materials as the positive and negative electrode active materials, respectively.
  • Lithium secondary batteries comprise an electrode assembly comprising positive and negative plates coated with the positive and negative electrode active materials, respectively, with a separator interposed between them, and an outer case, i.e., a battery case, that seals and encloses the electrode assembly together with an electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the outer packaging material.
  • secondary batteries are widely used for power and energy storage not only in small devices such as portable electronic devices but also in medium- to large-sized devices such as electric vehicles and energy storage systems (ESS).
  • Multiple secondary batteries can be electrically connected and housed within a module case to form a single battery module.
  • Each secondary battery within a battery module can be referred to as a battery cell.
  • multiple such battery modules can be connected to form a single battery pack.
  • a battery pack contains multiple battery modules, each of which contains multiple battery cells, it may be vulnerable to a thermal chain reaction between battery modules or between battery cells. For example, if an event such as thermal runaway occurs within a single battery module, the propagation of this thermal runaway to other battery modules or cells must be prevented. If the propagation of thermal runaway between battery modules or cells is not properly prevented, an event occurring in a specific battery module or battery cell may trigger a chain reaction of thermal reactions in other battery modules or cells, potentially causing an explosion or fire, or potentially increasing its scale.
  • gas or flames may be randomly discharged to the outside. If the discharge of gas or flames is not properly controlled, there is a risk that the gas or flames may be discharged toward other battery modules, causing a thermal chain reaction in the other battery modules.
  • the front side of the battery module may have module terminals, which may be configured to electrically connect to other battery modules or battery packs, such as module bus bars. Therefore, if flames are discharged toward the front side of such a battery module, the module terminals may be damaged within the battery pack, causing an electrical short.
  • other battery modules may be present at the front side of the battery module, if flames are discharged toward the front side of a specific battery module, the discharged flames may easily spread to other battery modules, potentially causing a fire to spread between battery modules.
  • thermal propagation between battery modules or cells fails to be properly controlled, resulting in a sudden fire or explosion, there is a high possibility of causing casualties. For example, if thermal runaway occurs in an electric vehicle, if a certain amount of time is not allowed for a full-blown fire to develop, occupants may not be able to escape safely.
  • the present invention has been created to solve the above problems, and its purpose is to provide a battery module having an improved structure so as to appropriately control the emission of flames and the like generated inside the battery module, and a battery pack and automobile including the same.
  • a battery module or battery pack capable of suppressing the emission of ignitable particles can be provided.
  • a battery module may include a case providing a space therein and having a top plate; a battery cell positioned inside the case; and a flexible cover covering the top plate and having a plurality of holes.
  • the top plate may have a plurality of venting holes.
  • the flexible cover may be configured to allow venting gas to pass through and capture particles when a thermal event occurs.
  • the case includes a side plate extending downward from the top plate, and the flexible cover can be extended to cover the side plate.
  • the side plate and the flexible cover may extend along the edge of the top plate.
  • the battery module may further include an adhesive member that combines the flexible cover and the side plate.
  • the adhesive member is provided in plurality, and the plurality of adhesive members can be spaced apart along the edge of the top plate.
  • the case may include an end cover positioned below the top plate, the flexible cover extending to cover the side plate, and the battery module may further include a fastening member that couples the flexible cover to the end cover.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention for achieving the above-described purpose includes a battery module according to the present invention.
  • a vehicle includes a battery module according to the present invention.
  • the electrical safety of a battery module can be improved.
  • emission of ignitable particles can be suppressed.
  • heat propagation can be suppressed.
  • the transmission of a thermal event due to a flame or gas external to the battery module can be suppressed.
  • FIG. 1 is a drawing showing a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a partial configuration of the battery module of Figure 1.
  • Figure 3 is a diagram showing a partial configuration of the battery module of Figure 2.
  • FIG. 4 is a drawing showing a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram showing a partial configuration of the battery pack of Figure 4.
  • Figure 6 is a diagram showing a partial configuration of the battery pack of Figure 5.
  • Fig. 7 is a drawing showing a cross-sectional configuration along the cutting line B-B' of Fig. 5.
  • Figure 8 is a drawing showing a modified embodiment of Figure 7.
  • Figure 9 is a drawing showing another modified embodiment of Figure 7.
  • a battery module (200) may include a case (210), a battery cell (220), and a flexible cover (400).
  • the case (210) may have a rectangular parallelepiped shape.
  • the case (210) may also be referred to as a frame (110).
  • the case (210) may provide a space therein.
  • the case (210) may include a top plate (201), a bottom plate, and a pair of side plates.
  • the case (210) may have an open front and back.
  • the battery cell (220) may be positioned inside the case (210).
  • the battery cell (220) may be provided in multiple numbers.
  • the multiple battery cells (220) may be stacked in the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the battery cell (220) may refer to a secondary battery.
  • the battery cell (220) may include a receiving portion (221) having an electrode assembly, a first sealing portion (222) protruding toward the front and rear sides of the receiving portion (221), and a second sealing portion (223) protruding toward the upper side of the receiving portion (221).
  • the battery cell (220) may include an electrode lead (224) protruding toward the front and rear sides of the first sealing portion (222), respectively.
  • the battery cell (220) may be a pouch-type secondary battery.
  • the shape of the battery cell (220) is not limited to a pouch shape, and may have various shapes such as a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape.
  • Each battery cell (220) may extend in the front-back direction or along the X-axis direction.
  • the electrode lead (121) may protrude to the front and rear of each battery cell (220).
  • the flexible cover (400) can cover the case (210).
  • the flexible cover (400) can cover the top plate (201).
  • the flexible cover (400) can have a plurality of holes.
  • the flexible cover (400) can include a fire-resistant material.
  • the flexible cover (400) can include a heat-resistant material.
  • the flexible cover (400) can include at least one material among silica, glass, mica, and ceramic.
  • the flexible cover (400) may be a thin-thick cloth or fabric.
  • the flexible cover (400) may have a porous structure.
  • the flexible cover (400) may have a mesh structure.
  • the flexible cover (400) may have a plurality of holes.
  • the flexible cover (400) may allow gases such as venting gas (g) to pass through.
  • the flexible cover (400) may not allow ignitable particles (s) such as sparks to pass through.
  • the thermal safety of the battery module (200) can be improved.
  • venting gas (g) and ignitable particles (s) can be discharged.
  • the flexible cover (400) discharges the venting gas (g) to the outside of the battery module (200) and captures particles such as ignitable particles (s), sparks, dust, or internal components of the battery cell, thereby blocking the propagation of the thermal event.
  • the top plate (201) of the battery module (200) may be provided with a venting hole (211).
  • the venting holes (211) may be provided in multiple numbers.
  • the venting holes (211) may connect the inside and the outside of the case (210).
  • the plurality of venting holes (211) may face the flexible cover (400).
  • the thermal safety of the battery module (200) can be improved.
  • venting gas (g) and ignitable particles (s) can be discharged to the outside of the case (210) through the venting hole (211).
  • the flexible cover (400) can capture ignitable particles (s) such as sparks and discharge the venting gas (g).
  • a side plate (203) of a battery module (200) may extend downward or along the -Z-axis direction of the top plate (201).
  • the side plates (203) may be provided in pairs.
  • the flexible cover (400) can be extended to cover the side plate (203).
  • the thermal safety of the battery module (200) can be improved.
  • the flexible cover (400) covers the top plate (201) and the side plate (203) of the case (210), thereby more reliably blocking flammable particles (s) from being discharged to the outside of the battery module (200).
  • the side plate (203) and the flexible cover (400) of the battery module (200) may extend along one edge of the top plate (201).
  • the side plate (203) and the flexible cover (400) may extend along the perimeter of the top plate (201).
  • the side plate (203) and the flexible cover (400) may extend along the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the thermal safety of the battery module (200) can be improved.
  • the flexible cover (400) can be extended along the top plate (201) or the side plate (203), thereby more reliably blocking flammable particles (s) from being discharged to the outside of the battery module (200).
  • a battery module may include a pad (250), a busbar frame assembly (230), and an end cover (240).
  • the pad (250) may be placed between a plurality of battery cells (220).
  • the pad (250) may be placed between at least some of the battery cells (220) and/or on the periphery of the stack.
  • the pad (250) may be configured to be placed between every four battery cells (220) stacked in the left-right direction.
  • pads (250) may be provided with an elastic material to enable swelling absorption of the battery cells (220).
  • the pads (250) may be composed of a foam material such as polyurethane.
  • the pads (250) may be provided with a material capable of blocking heat or flames.
  • the pads (250) may be provided with an insulating or fire-retardant material such as silicone or mica.
  • a busbar frame assembly (230) may be provided at the front and rear of each of the plurality of battery cells (220).
  • the busbar frame assembly (230) may be electrically connected to the electrode leads (224) of the plurality of battery cells (220).
  • a pair of end covers (240) can be respectively coupled to the front and rear of the case (210).
  • the pair of end covers (240) can cover the front and rear of the case (210).
  • the end covers (240) can have a square shape.
  • the flexible cover (400) may include a top part (410), a side part (420), and an end part (430).
  • the top part (410) may cover the top plate (201).
  • the side part (420) may extend downward from the top part (410).
  • the side parts (420) may be provided as a pair.
  • the pair of side parts (420) may cover the pair of side plates (203).
  • the end part (430) may extend downward from the top part (410).
  • the end parts (430) may be provided as a pair.
  • the pair of end parts (430) may cover the pair of end covers.
  • the end part (430) and the side part (420) may be connected.
  • the flexible cover (400) may have a larger size than the case (210). Therefore, when a thermal event occurs, the flexible cover (400) may have fluidity. The flexible cover (400) may flutter or expand due to the venting gas (g).
  • FIG. 4 is a drawing illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded view of a portion of the battery pack of FIG. 4.
  • FIG. 6 is an exploded view of a portion of the battery pack of FIG. 5.
  • a battery pack may include a base plate (110), a side wall (120), a pack cover (150), a partition wall (300), and a venting device (600).
  • the pack case (100) may include a base plate (110), a side wall (120), and a pack cover (150).
  • the base plate (110) may have a square shape.
  • the base plate (110) may have a flat shape.
  • the base plate (110) may form the exterior of the battery pack.
  • the base plate (110) may provide an internal space of the battery pack.
  • a plurality of battery modules (200) may be provided.
  • the battery modules (200) may be installed, fastened, combined, fixed, or attached to the upper surface of the base plate (110).
  • the battery modules (200) may be installed, fastened, combined, fixed, or attached to a mount (111) provided on the upper surface of the base plate (110).
  • the side wall (120) can be installed, fastened, joined, fixed, or attached to the upper surface of the base plate (110).
  • the side wall (120) can be composed of four.
  • the side wall (120) can be arranged along the perimeter of the base plate (110).
  • the side wall (120) can form the exterior of the battery pack.
  • the side wall (120) can provide an internal space.
  • the battery module (200) can be surrounded by the side wall (120).
  • the pack cover (150) may have a square plate shape.
  • the pack cover (150) may have a flat plate shape.
  • the pack cover (150) may form the exterior of the battery pack.
  • the pack cover (150) may cover the internal space of the battery pack.
  • the pack cover (150) may be installed, fastened, combined, fixed, or attached to the side wall (120).
  • the pack cover (150) may be installed, fastened, combined, fixed, or attached to the partition wall (300).
  • the pack cover (150) may cover the upper surface of the battery module (200).
  • the partition wall (300) may include a first partition wall (301) and a second partition wall (302).
  • a plurality of partition walls (300) may be provided.
  • the partition walls (300) may be installed, fastened, fixed, combined, or attached to the upper surface of the base plate (110).
  • the partition walls (300) may partition the internal space of the battery pack.
  • Battery modules (200) may be positioned in each space partitioned by the partition walls (300).
  • the partition walls (300) may face at least one surface of the battery modules (200).
  • the venting device (600) may be installed on the side wall (120).
  • the venting device (600) may be installed on the front side wall (120).
  • the venting device (600) may be a gas valve.
  • the venting device (600) may open to discharge gas when the pressure inside the pack case (100) increases.
  • the venting device (600) may block external air from flowing into the pack case (100).
  • the venting device (600) may be provided in multiple numbers.
  • Fig. 7 is a drawing showing a cross-sectional configuration taken along the cutting line B-B' of Fig. 5.
  • a battery module (200) may be installed on a mount (111).
  • the end cover may have a first coupling portion (241).
  • the first coupling portions (241) may be provided in pairs.
  • the first coupling portion (241) may include a first installation hole (241a).
  • the first fastening member (161) may pass through the first installation hole (241a) and be fastened to the mount (111).
  • the flexible cover (400) can cover the entire case (210). At this time, the flexible cover (400) and the case (210) may not be fixed, fastened, or bonded.
  • the flexible cover (400) and the case (210) can be in contact while being separated. Accordingly, when a thermal event occurs, the flexible cover (400) can flow in response to the pressure of the venting gas (g).
  • FIG. 8 is a drawing showing a modified embodiment of FIG. 7.
  • a battery module (200) may include a second fastening member (162) that fastens a flexible cover (400) to an end cover.
  • the end cover may include a control terminal (243) on the upper side. And may include a pair of second coupling portions (242).
  • the control terminal (243) may be located between the second coupling portions (242) on one side.
  • the second coupling portions (242) may each have a second installation hole (242a).
  • the second fastening member (162) may install, fasten, couple, or fix the flexible cover (400) to the second installation hole (242a).
  • the second fastening member (162) may penetrate the flexible cover (400).
  • the second fastening member (162) can allow the flexible cover (400) to move while simultaneously fixing it.
  • the flexible cover (400) can stably capture ignitable particles (s) and discharge venting gas (g).
  • FIG. 9 is a drawing showing another modified embodiment of FIG. 7.
  • a battery module (200) may include a third fastening member (163) that fastens a flexible cover (400) to an end cover.
  • the third fastening member (163) may install, fasten, couple, or fix the flexible cover (400) to a first installation hole (241a).
  • the third fastening member (163) may penetrate the flexible cover (400).
  • the third fastening member (163) may pass through the first installation hole (241a) and be fastened to a mount (111).
  • the third fastening member (163) can allow the flexible cover (400) to move while simultaneously fixing it.
  • the flexible cover (400) can stably capture ignitable particles (s) and discharge venting gas (g).
  • Fig. 10 is a drawing showing a battery module (200) according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 11 is a drawing showing the battery module (200) of Fig. 1 when a thermal event occurs.
  • a battery module (200) may further include an adhesive member (500) that combines, fixes, or adheres a flexible cover (400) and a side plate (203).
  • the adhesive member (500) may extend in the vertical direction or along the Z-axis direction.
  • the adhesive member (500) can allow the flexible cover (400) to move while simultaneously fixing it.
  • the top part (410) on which the adhesive member (500) is not disposed can be allowed to move.
  • the flexible cover (400) can stably capture ignitable particles (s) and discharge venting gas (g).
  • a plurality of adhesive members (500) of a battery module (200) may be provided.
  • the plurality of adhesive members (500) may be arranged or spaced apart from each other along one edge of the top plate (201).
  • the plurality of adhesive members (500) may be arranged or spaced apart from each other along the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the adhesive member (500) can allow the flexible cover (400) to move while simultaneously fixing it.
  • the side part (420) can have a larger size than the side plate (203). Therefore, when a thermal event occurs, the side part (420) can form an exhaust port between adjacent adhesive members (500) and discharge the venting gas (g).
  • Fig. 12 is a drawing showing a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of Fig. 4.
  • Fig. 13 is a drawing showing a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of Fig. 4 when a thermal event occurs.
  • a battery pack may include a plurality of battery modules (200a, 200b).
  • the flexible cover (400) may expand or flow to discharge a venting gas (g).
  • the flexible cover (400) may capture ignitable particles (s).
  • the ignitable particles (s) may be located inside the battery module (200a).
  • the venting gas (g) may pass through the flexible cover (400).
  • the venting gas (g) may move downward or along the -Z-axis direction and be discharged between the side part (420) and the side plate (203).
  • a battery module (200b) adjacent to a battery module (200a) where a thermal event has occurred may not be exposed to ignitable particles (s) or flames.
  • the flexible cover (400) of the battery module (200b) may block the propagation of the thermal event due to a venting gas (g).
  • the venting gas (g) may be discharged to the outside of the battery pack through a venting device (600).
  • a battery pack according to the present invention may include one or more battery modules according to the present invention described above. Furthermore, in addition to the battery modules, the battery pack according to the present invention may further include various other components, such as various battery pack components known at the time of filing of the present invention, such as a BMS, a busbar, a relay, and a current sensor.
  • various battery pack components known at the time of filing of the present invention, such as a BMS, a busbar, a relay, and a current sensor.
  • components such as a BMS, a bus bar, a relay, and a current sensor may be included as components of a battery module according to the present invention.
  • components such as a BMS, a bus bar, a relay, and a current sensor may be provided inside a pack case (100).
  • the battery module may be referred to as a battery pack
  • the pack case (100) may be referred to as a pack housing (100).
  • the battery module according to the present invention may be a cell-to-pack type battery pack in which battery cells (220) are directly mounted on the pack housing (100).
  • the battery module according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles. That is, an automobile according to the present invention may include a battery module according to the present invention or a battery pack according to the present invention. Furthermore, an automobile according to the present invention may further include various other components included in the automobile in addition to the battery module or battery pack. For example, an automobile according to the present invention may further include a body, a motor, a control device such as an electronic control unit (ECU), and the like, in addition to the battery module according to the present invention.
  • ECU electroniceeee control unit

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Abstract

배터리 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 내부에 공간을 제공하고, 탑 플레이트를 구비하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 위치하는 배터리 셀; 그리고, 상기 탑 플레이트를 커버하고, 복수의 홀을 구비하는 플렉서블 커버를 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2024년 4월 22일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2024-0053426호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
스마트폰이나 태블릿 PC, 스마트 워치와 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 크게 증대되고, 전기 자동차가 점차 널리 보급되면서, 이에 탑재되는 배터리, 특히 반복적인 충방전이 가능한 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 이차 전지는 다수가 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 형태로, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 이때, 하나의 배터리 모듈에 포함된 각각의 이차 전지를 배터리 셀로 지칭할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈이 다수 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
그런데, 이와 같이 배터리 팩 내부에 다수의 배터리 모듈이 포함되고, 각각의 배터리 모듈에 다수의 배터리 셀이 포함된 경우, 배터리 모듈 간 또는 배터리 셀 간 열적 연쇄 반응에 취약할 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 배터리 모듈 내부에서 열폭주(thermal runaway) 등의 이벤트가 발생하는 경우, 이러한 열폭주는 다른 배터리 모듈이나 다른 배터리 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 모듈 간 또는 배터리 셀 간 열폭주 전파가 제대로 억제되지 못하면, 특정 배터리 모듈이나 배터리 셀에서 발생한 이벤트는 다른 배터리 모듈이나 다른 배터리 셀의 연쇄적인 열적 반응을 일으키게 되어, 폭발이나 화재를 일으키거나 그 규모를 크게 할 우려가 있다.
특히, 어느 하나의 배터리 모듈에서 열폭주 등 이벤트가 발생하는 경우, 가스나 화염 등이 외부로 랜덤하게 배출될 수 있다. 이때, 가스나 화염 등의 배출을 적절하게 제어하지 못하면, 다른 배터리 모듈을 향해 가스나 화염 등이 배출되어, 다른 배터리 모듈의 열적 연쇄 반응을 일으킬 우려가 있다. 특히, 배터리 모듈의 전방 측으로는 모듈 단자가 존재하여 다른 배터리 모듈 내지 배터리 팩과 전기적으로 연결되기 위한 구성, 이를테면 모듈 버스바 등이 존재할 수 있다. 따라서, 만일 이러한 배터리 모듈의 전방 측으로 화염이 배출되는 경우, 배터리 팩 내에서 모듈 단자를 파손시키고 전기적인 쇼트(short)를 일으킬 수 있다. 또한, 배터리 모듈의 전방 측으로는, 다른 배터리 모듈이 존재할 수 있으므로, 특정 배터리 모듈의 전방 측으로 화염이 배출되는 경우, 배출된 화염이 다른 배터리 모듈로 향하게 되어, 배터리 모듈 간 화재 확산이 일어나기 쉽다.
배터리 모듈 간 또는 배터리 셀 간 열적 전파가 일어나는 것을 제대로 제어하지 못하면, 배터리 모듈 내지 배터리 팩의 전압 강하가 급격하게 일어날 수 있다. 그리고 이는, 배터리 모듈이나 배터리 팩이 장착된 장치의 갑작스런 중단을 가져와 예기치 못한 피해를 입힐 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차의 운행 중 배터리 팩의 전압 강하가 갑자기 발생하면, 전기 자동차를 안전한 장소에 이동시킬만한 시간을 확보할 수가 없다.
뿐만 아니라, 배터리 모듈이나 배터리 셀 간 열적 전파를 제대로 제어하지 못해 화재나 폭발이 갑작스럽게 발생하면, 사용자에 대하여 인명 피해를 입힐 가능성이 높다. 예를 들어, 전기 자동차에서 열 폭주 등이 발생하는 경우, 본격적인 화재로 진행되기까지 일정 수준 이상의 시간을 확보하지 못하면, 탑승자가 안전하게 탈출하지 못할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 모듈 내부에서 발생된 화염 등의 배출을 적절하게 제어할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 발화성 입자의 배출을 억제할 수 있는 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 내부에 공간을 제공하고, 탑 플레이트를 구비하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 위치하는 배터리 셀; 그리고, 상기 탑 플레이트를 커버하고, 복수의 홀을 구비하는 플렉서블 커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탑 플레이트는, 복수의 벤팅 홀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 커버는, 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스를 통과시키고 입자를 포집하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 케이스는, 상기 탑 플레이트의 아래로 연장되는 사이드 플레이트를 포함하고, 상기 플렉서블 커버는, 상기 사이드 플레이트를 커버하도록 연장될 수 있다.
또한, 상기 사이드 플레이트와 상기 플렉서블 커버는, 상기 탑 플레이트의 엣지를 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 플렉서블 커버와 상기 사이드 플레이트를 결합시키는 접착 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착 부재는 복수로 구비되고, 상기 복수의 접착 부재는, 상기 탑 플레이트의 엣지를 따라 이격될 수 있다.
또한, 상기 케이스는, 상기 탑 플레이트의 아래에 위치하는 엔드 커버를 포함하고, 상기 플렉서블 커버는, 상기 사이드 플레이트를 커버하도록 연장되고, 상기 배터리 모듈은, 상기 플렉서블 커버를 상기 엔드 커버에 결합시키는 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 배터리 모듈 내부에서 가스나 화염 발생 시, 이러한 가스나 화염의 배출이 적절하게 제어될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 배터리 모듈의 전기적 안전성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 발화성 입자의 배출이 억제될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 열 전파가 억제될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 배터리 모듈의 외부의 화염이나 가스로 인해 열적 이벤트가 전달되는 것이 억제될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 모듈의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 6은 도 5의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 7은 도 5의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 다른 변형 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 11은 열적 이벤트 발생 시, 도 1의 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 4의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 13은 열적 이벤트 발생 시, 도 4의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 배터리 모듈(200)의 일부 구성을 분리한 도면이다. 도 3은 도 2의 배터리 모듈(200)의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)은 케이스(210), 배터리 셀(220) 및 플렉서블 커버(400)를 포함할 수 있다.
케이스(210)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(210)는 프레임(110)이라고 칭할 수 도 있다. 케이스(210)는 내부에 공간을 제공할 수 있다. 케이스(210)는 탑 플레이트(201), 바텀 플레이트 그리고 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비할 수 있다. 또한, 케이스(210)는 전면과 후면이 개방된 형상일 수 있다.
배터리 셀(220)은 케이스(210)의 내부에 위치할 수 있다. 배터리 셀(220)은 복수로 구비될 수 있다. 복수의 배터리 셀(220)은 좌우 방향 또는 Y축 방향으로 적층될 수 있다. 이 때, 배터리 셀(220)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 배터리 셀(220)은 전극 조립체를 구비하는 수납부(221), 수납부(221)의 전방 측과 후방 측으로 돌출되는 제1 실링부(222), 수납부(221)의 상측으로 돌출되는 제2 실링부(223)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 셀(220)은 제1 실링부(222)의 전방 측과 후방 측으로 각각 돌출되는 전극 리드(224)를 포함할 수 있다. 특히, 배터리 셀(220)은 파우치형 이차 전지일 수 있다. 다만, 배터리 셀(220)의 형상은 파우치 형상에 한정되지 않으며, 원통 형상 또는 직육면체 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 각각의 배터리 셀(220)은 전후 방향 또는 X축 방향을 따라 연장될 수 있다. 전극 리드(121)는 각각의 배터리 셀(220)의 전방과 후방으로 돌출될 수 있다.
플렉서블 커버(400)는 케이스(210)를 커버할 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 탑 플레이트(201)를 커버할 수 있다. 또한, 플렉서블 커버(400)는 복수의 홀을 구비할 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 내화성 재질을 포함할 수 있다. 또한, 플렉서블 커버(400)는 내열성 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 커버(400)는 실리카(silica), 유리(glass), 마이카(mica), 세라믹(ceramic) 중 적어도 어느 한 재질을 포함할 수 있다.
또한, 플렉서블 커버(400)는 얇은 두께를 갖는 포 또는 직물일 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 다공성 구조를 가질 수 있다. 또는, 플렉서블 커버(400)는 메쉬 구조를 가질 수 있다. 또는, 플렉서블 커버(400)는 복수의 홀을 구비할 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 벤팅 가스(g)와 같은 기체를 통과시킬 수 있다. 반면, 플렉서블 커버(400)는 스파크와 같은 발화성 입자(s)를 통과시키지 않을 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 열적 안전성이 향상될 수 있다. 배터리 셀(220)로부터 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스(g)와 발화성 입자(s)가 배출될 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 벤팅 가스(g)를 배터리 모듈(200)의 외부로 배출시키고, 발화성 입자(s), 스파크, 분진 또는 배터리 셀 내부구성 등과 같은 입자를 포집함으로써, 열적 이벤트가 전파되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)이 외부에서 발생한 벤팅 가스(g), 화염 또는 발화성 입자(s) 등에 노출되더라도 열적 이벤트의 전파가 차단될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)의 탑 플레이트(201)는 벤팅 홀(211)을 구비할 수 있다. 벤팅 홀(211)은 복수로 구비될 수 있다. 벤팅 홀(211)은 케이스(210)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있다. 또한, 복수의 벤팅 홀(211)은 플렉서블 커버(400)를 마주할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 열적 안전성이 향상될 수 있다. 배터리 셀(220)로부터 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스(g)와 발화성 입자(s)는 벤팅 홀(211)을 통해 케이스(210)의 외부로 배출될 수 있다. 그리고 플렉서블 커버(400)는 스파크와 같은 발화성 입자(s)를 포집하고 벤팅 가스(g)를 배출할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(203)는 탑 플레이트(201)의 아래 방향 또는 -Z축 방향을 따라 연장될 수 있다. 사이드 플레이트(203)는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
또한, 플렉서블 커버(400)는 사이드 플레이트(203)를 커버하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 열적 안전성이 향상될 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 케이스(210)의 탑 플레이트(201)와 사이드 플레이트(203)를 커버함으로써, 발화성 입자(s)가 배터리 모듈(200)의 외부로 배출되는 것을 보다 확실하게 차단할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)의 사이드 플레이트(203)와 플렉서블 커버(400)는 탑 플레이트(201)의 일 엣지를 따라 연장될 수 있다. 또는, 사이드 플레이트(203)와 플렉서블 커버(400)는 탑 플레이트(201)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 또는, 사이드 플레이트(203)와 플렉서블 커버(400)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈(200)의 열적 안전성이 향상될 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 탑 플레이트(201) 또는 사이드 플레이트(203)를 따라 연장됨으로써, 발화성 입자(s)가 배터리 모듈(200)의 외부로 배출되는 것을 보다 확실하게 차단할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 패드(250), 버스바 프레임 어셈블리(230) 및 엔드 커버(240)를 포함할 수 있다.
패드(250)는 복수의 배터리 셀(220)의 사이에 배치될 수 있다. 패드(250)는 적어도 일부 배터리 셀(220) 사이 및/또는 적층체 외곽에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패드(250)는 좌우 방향으로 적층된 4개의 배터리 셀(220)마다 사이에 배치되는 형태로 구성될 수 있다.
이러한 패드(250)는 배터리 셀(220)의 스웰링 흡수가 가능하도록 탄성체 재질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 패드(250)는 폴리 우레탄 등 폼 재질로 구성될 수 있다. 또는, 패드(250)는 열이나 화염 등의 차단이 가능한 재질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 패드(250)는 실리콘이나 마이카와 같은 단열 내지 방화 재질을 구비할 수 있다.
버스바 프레임 어셈블리(230)는 복수의 배터리 셀(220)의 전방과 후방에 각각 구비될 수 있다. 버스바 프레임 어셈블리(230)는 복수의 배터리 셀(220)의 전극 리드(224)와 전기적으로 연결될 수 있다.
한 쌍의 엔드 커버(240)는 케이스(210)의 전방과 후방에 각각 결합될 수 있다. 한 쌍의 엔드 커버(240)는 케이스(210)의 전면과 후면을 커버할 수 있다. 엔드 커버(240)는 사각 형상을 가질 수 있다.
또한, 플렉서블 커버(400)는 탑 파트(410), 사이드 파트(420) 및 엔드 파트(430)를 포함할 수 있다. 탑 파트(410)는 탑 플레이트(201)를 커버할 수 있다. 사이드 파트(420)는 탑 파트(410)로부터 아래로 연장될 수 있다. 사이드 파트(420)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 사이드 파트(420)는 한 쌍의 사이드 플레이트(203)를 커버할 수 있다. 엔드 파트(430)는 탑 파트(410)로부터 아래로 연장될 수 있다. 엔드 파트(430)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 엔드 파트(430)는 한 쌍의 엔드 커버를 커버할 수 있다. 엔드 파트(430)와 사이드 파트(420)는 연결될 수 있다.
플렉서블 커버(400)는 케이스(210)보다 큰 크기를 가질 수 있다. 이로 인해, 열적 이벤트 발생 시, 플렉서블 커버(400)는 유동성을 가질 수 있다. 플렉서블 커버(400)는 벤팅 가스(g)에 의해 펄럭이거나 팽창할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다. 도 6은 도 5의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 베이스 플레이트(110), 사이드 월(120), 팩 커버(150), 파티션 월(300) 및 벤팅 디바이스(600)을 포함할 수 있다.
팩 케이스(100)는 베이스 플레이트(110), 사이드 월(120) 및 팩 커버(150)를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트(110)는 사각 형상을 가질 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 평판 형상을 가질 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 배터리 팩의 외관을 형성할 수 있다. 베이스 플레이트(110)는 배터리 팩의 내부 공간을 제공할 수 있다.
배터리 모듈(200)은 복수로 구비될 수 있다. 배터리 모듈(200)은 베이스 플레이트(110)의 상면에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(200)은 베이스 플레이트(110)의 상면에 구비되는 마운트(111)에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다.
사이드 월(120)은 베이스 플레이트(110)의 상면에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 사이드 월(120)은 4개로 구성될 수 있다. 사이드 월(120)은 베이스 플레이트(110)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 사이드 월(120)은 배터리 팩의 외관을 형성할 수 있다. 사이드 월(120)은 내부 공간을 제공할 수 있다. 배터리 모듈(200)은 사이드 월(120)에 의해 둘러싸일 수 있다.
팩 커버(150)는 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 팩 커버(150)는 평판 형상을 가질 수 있다. 팩 커버(150)는 배터리 팩의 외관을 형성할 수 있다. 팩 커버(150)는 배터리 팩의 내부 공간을 커버할 수 있다. 팩 커버(150)는 사이드 월(120)에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 또한, 팩 커버(150)는 파티션 월(300)에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 또한, 팩 커버(150)는 배터리 모듈(200)의 상면을 커버할 수 있다.
파티션 월(300)은 제1 파티션 월(301)과 제2 파티션 월(302)을 포함할 수 있다. 파티션 월(300)은 복수로 구비될 수 있다. 파티션 월(300)은 베이스 플레이트(110)의 상면에 설치, 체결, 고정, 결합 또는 부착될 수 있다. 파티션 월(300)은 배터리 팩의 내부 공간을 구획할 수 있다. 파티션 월(300)이 구획하는 공간에 각각 배터리 모듈(200)이 위치할 수 있다. 또한, 파티션 월(300)은 배터리 모듈(200)의 적어도 일 면을 마주할 수 있다.
벤팅 디바이스(600)는 사이드 월(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 디바이스(600)는 전방 측 사이드 월(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 디바이스(600)는 가스 밸브일 수 있다. 벤팅 디바이스(600)는 팩 케이스(100) 내부의 압력이 높아지면 개방되어 가스를 배출할 수 있다. 또한, 벤팅 디바이스(600)는 외부의 공기가 팩 케이스(100) 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 벤팅 디바이스(600)는 복수로 구비될 수 있다.
도 7은 도 5의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)은 마운트(111)에 설치될 수 있다. 엔드 커버는 제1 결합부(241)를 구비할 수 있다. 제1 결합부(241)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 제1 결합부(241)는 제1 설치 홀(241a)을 포함할 수 있다. 제1 체결 부재(161)는 제1 설치 홀(241a)을 통과하여 마운트(111)에 체결될 수 있다.
또한, 플렉서블 커버(400)는 케이스(210)를 전체적으로 커버할 수 있다. 이 때, 플렉서블 커버(400)와 케이스(210)는 고정, 체결, 접착되지 않을 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 플렉서블 커버(400)와 케이스(210)는 분리된 상태로 접촉될 수 있다. 이로 인해, 열적 이벤트 발생 시, 플렉서블 커버(400)는 벤팅 가스(g)에 압력에 대응하여 유동할 수 있다.
도 8은 도 7의 변형 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)은 플렉서블 커버(400)를 엔드 커버에 결합시키는 제2 체결 부재(162)를 포함할 수 있다. 엔드 커버는 상측에 제어 단자(243)를 포함할 수 있다. 그리고 한 쌍의 제2 결합부(242)를 포함할 수 있다. 제어 단자(243)는 한 상의 제2 결합부(242)의 사이에 위치할 수 있다. 제2 결합부(242)는 각각 제2 설치 홀(242a)을 구비할 수 있다. 제2 체결 부재(162)는 플렉서블 커버(400)를 제2 설치 홀(242a)에 설치, 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다. 제2 체결 부재(162)는 플렉서블 커버(400)를 관통할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제2 체결 부재(162)는 플렉서블 커버(400)의 유동을 허용함과 동시에 고정시킬 수 있다. 이로 인해, 플렉서블 커버(400)는 안정적으로 발화성 입자(s)를 포집할 수 있고, 벤팅 가스(g)를 배출시킬 수 있다.
도 9는 도 7의 다른 변형 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)은 플렉서블 커버(400)를 엔드 커버에 결합시키는 제3 체결 부재(163)를 포함할 수 있다. 제3 체결 부재(163)는 플렉서블 커버(400)를 제1 설치 홀(241a)에 설치, 체결, 결합 또는 고정시킬 수 있다. 제3 체결 부재(163)는 플렉서블 커버(400)를 관통할 수 있다. 또한, 제3 체결 부재(163)는 제1 설치 홀(241a)을 통과하여 마운트(111)에 체결될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제3 체결 부재(163)는 플렉서블 커버(400)의 유동을 허용함과 동시에 고정시킬 수 있다. 이로 인해, 플렉서블 커버(400)는 안정적으로 발화성 입자(s)를 포집할 수 있고, 벤팅 가스(g)를 배출시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)을 나타낸 도면이다. 도 11은 열적 이벤트 발생 시, 도 1의 배터리 모듈(200)을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)은 플렉서블 커버(400)와 사이드 플레이트(203)를 결합, 고정 또는 접착시키는 접착 부재(500)를 더 포함할 수 있다. 접착 부재(500)는 상하 방향 또는 Z축 방향을 따라서 연장될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 접착 부재(500)는 플렉서블 커버(400)의 유동을 허용함과 동시에 고정시킬 수 있다. 접착 부재(500)가 배치되지 않은 탑 파트(410)는 유동이 허용될 수 있다. 이로 인해, 플렉서블 커버(400)는 안정적으로 발화성 입자(s)를 포집할 수 있고, 벤팅 가스(g)를 배출시킬 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200)의 접착 부재(500)는 복수로 구비될 수 있다. 복수의 접착 부재(500)는 탑 플레이트(201)의 일 엣지를 따라 배치 또는 이격될 수 있다. 또한, 복수의 접착 부재(500)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 배치 또는 이격될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 접착 부재(500)는 플렉서블 커버(400)의 유동을 허용함과 동시에 고정시킬 수 있다. 사이드 파트(420)는 사이드 플레이트(203) 보다 큰 크기를 가질 수 있다. 이로 인해, 열적 이벤트 발생 시, 사이드 파트(420)는 이웃하는 접착 부재(500) 사이로 배출구를 형성할 수 있고, 벤팅 가스(g)를 배출할 수 있다.
도 12는 도 4의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다. 도 13은 열적 이벤트 발생 시, 도 4의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈(200a, 200b)을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(200a)로부터 열적 이벤트 발생 시, 플렉서블 커버(400)가 팽창 또는 유동하며 벤팅 가스(g)를 배출할 수 있다. 이 때, 플렉서블 커버(400)는 발화성 입자(s)를 포집할 수 있다. 이로 인해, 발화성 입자(s)는 배터리 모듈(200a)의 내부에 위치할 수 있다. 벤팅 가스(g)는 플렉서블 커버(400)를 통과할 수 있다. 또한, 벤팅 가스(g)는 아래 방향 또는 -Z축 방향을 따라 이동하여 사이드 파트(420)와 사이드 플레이트(203) 사이로 배출될 수 있다.
열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접한 배터리 모듈(200b)은 발화성 입자(s) 또는 화염에 노출되지 않을 수 있다. 또한, 배터리 모듈(200b)의 플렉서블 커버(400)는 벤팅 가스(g)로 인해 열적 이벤트가 전파되는 것을 차단할 수 있다. 벤팅 가스(g)는 벤팅 디바이스(600)를 통해 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, BMS나 버스바, 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다.
한편, BMS나 버스바, 릴레이, 전류 센서 등의 구성요소는, 본 발명에 따른 배터리 모듈의 구성요소로 포함될 수도 있다. 이 경우, BMS나 버스바, 릴레이, 전류 센서 등의 구성요소는, 팩 케이스(100)의 내부에 구비될 수 있다. 이 때, 배터리 모듈은 배터리 팩으로 지칭될 수 있으며, 팩 케이스(100)는 팩 하우징(100)으로 지칭될 수도 있다. 더욱이, 이 경우, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀(220)이 팩 하우징(100)에 직접 장착된 셀투팩(Cell To Pack) 형태의 배터리 팩일 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 내부에 공간을 제공하고, 탑 플레이트를 구비하는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 위치하는 배터리 셀; 그리고,
    상기 탑 플레이트를 커버하고, 복수의 홀을 구비하는 플렉서블 커버를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 탑 플레이트는,
    복수의 벤팅 홀을 구비하는 배터리 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 플렉서블 커버는,
    열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스를 통과시키고 입자를 포집하도록 구성된 배터리 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 탑 플레이트의 아래로 연장되는 사이드 플레이트를 포함하고,
    상기 플렉서블 커버는,
    상기 사이드 플레이트를 커버하도록 연장되는 배터리 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트와 상기 플렉서블 커버는,
    상기 탑 플레이트의 엣지를 따라 연장되는 배터리 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 플렉서블 커버와 상기 사이드 플레이트를 결합시키는 접착 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 접착 부재는 복수로 구비되고,
    상기 복수의 접착 부재는,
    상기 탑 플레이트의 엣지를 따라 이격되는 배터리 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 탑 플레이트의 아래에 위치하는 엔드 커버를 포함하고,
    상기 플렉서블 커버는,
    상기 사이드 플레이트를 커버하도록 연장되고,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 플렉서블 커버를 상기 엔드 커버에 결합시키는 체결 부재를 더 포함하는 배터리 모듈.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  10. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153018A1 (ja) * 2019-01-25 2020-07-30 三洋電機株式会社 パック電池
KR20220021143A (ko) * 2020-08-13 2022-02-22 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
KR20220103715A (ko) * 2019-11-20 2022-07-22 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 배터리 팩용 열팽창성 내화재, 배터리 팩용 내화 시트, 및 차재용 배터리 팩
KR20230153756A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20240018889A (ko) * 2022-08-03 2024-02-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20240053426A (ko) 2022-10-17 2024-04-24 네이버 주식회사 리뷰 데이터 제공 방법 시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153018A1 (ja) * 2019-01-25 2020-07-30 三洋電機株式会社 パック電池
KR20220103715A (ko) * 2019-11-20 2022-07-22 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 배터리 팩용 열팽창성 내화재, 배터리 팩용 내화 시트, 및 차재용 배터리 팩
KR20220021143A (ko) * 2020-08-13 2022-02-22 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
KR20230153756A (ko) * 2022-04-29 2023-11-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20240018889A (ko) * 2022-08-03 2024-02-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
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