WO2026023971A1 - 배터리 모듈 - Google Patents

배터리 모듈

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WO2026023971A1
WO2026023971A1 PCT/KR2025/010288 KR2025010288W WO2026023971A1 WO 2026023971 A1 WO2026023971 A1 WO 2026023971A1 KR 2025010288 W KR2025010288 W KR 2025010288W WO 2026023971 A1 WO2026023971 A1 WO 2026023971A1
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WO
WIPO (PCT)
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venting
battery module
battery
paragraph
cover
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/KR2025/010288
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English (en)
French (fr)
Inventor
박민수
정혜미
김광모
이정훈
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Filing date
Publication date
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • 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.
  • Another object of the present invention may be to provide a structure capable of smoothly discharging venting gas generated inside a battery module.
  • Another object of the present invention may be to provide a structure capable of blocking venting gas generated externally from flowing into the interior of a battery module.
  • a battery module may include a frame providing a space inside and having a venting hole on an upper surface; a plurality of battery cells positioned inside the frame; and a venting cover covering the upper surface of the frame and having a partially different thickness.
  • venting cover may have a dividing line facing the venting hole.
  • the separation line may extend along the perimeter of the venting hole.
  • the separation line may extend along a portion of the circumference of the venting hole.
  • venting cover may be configured to have a thickness that increases toward the center.
  • the venting cover includes: a first part; a second part adjacent to the first part; and a third part positioned between the first part and the second part, wherein the third part may have a thickness greater than a thickness of the first part and a thickness of the second part.
  • venting holes may be provided in plurality, and the first part, the second part, and the third part may each have a dividing line facing some of the venting holes among the plurality of venting holes.
  • the separation line of the first part can open the first part in a direction from the second part toward the first part.
  • the separation line of the second part can open the second part in a direction from the first part toward the second part.
  • the third part may include: a first dividing line that opens the third part in a direction from the second part toward the first part; and a second dividing line that opens the third part in a direction from the first part toward the second part.
  • venting cover can be coupled to the upper surface of the frame.
  • 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.
  • heat propagation can be suppressed.
  • control of the venting direction of a battery module can be facilitated.
  • FIG. 1 is a drawing showing a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram showing a partial configuration of the battery pack of Figure 1.
  • Figure 3 is a diagram showing a partial configuration of the battery pack of Figure 2.
  • Figure 4 is a drawing showing the battery module of Figure 3.
  • Figure 5 is a diagram showing a partial configuration of the battery module of Figure 4.
  • Figure 6 is a drawing showing the venting cover of Figure 3.
  • Fig. 7 is a drawing showing a cross-sectional configuration along the cutting line B-B' of Fig. 6.
  • Figure 8 is a drawing showing the combination of a battery module and a venting cover.
  • Fig. 9 is a drawing showing a cross-sectional configuration along the cutting line A-A' of Fig. 1.
  • Figure 10 is a diagram showing the change in Figure 9 when a thermal event occurs.
  • Figure 11 is a diagram showing the changes in Figure 10 when a thermal event occurs.
  • Figure 12 is a diagram showing the changes in Figure 11 when a thermal event occurs.
  • Figure 13 is a diagram showing the movement of venting gas during a thermal event.
  • FIG. 1 is a drawing showing a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view of a portion of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded view of a portion of the battery pack of FIG. 2.
  • a battery pack may include a case (100).
  • the case (100) may form the exterior of the battery pack.
  • the case (100) may have a rectangular parallelepiped shape.
  • the case (100) may provide a space therein.
  • the case (100) may include a pack cover (150).
  • the pack cover (150) may have a square plate shape.
  • the battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may be positioned inside the case (100).
  • the battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may have a top plate (210a) facing the pack cover (150).
  • the battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may have a rectangular parallelepiped shape.
  • the battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may be provided in plurality.
  • the plurality of battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may have substantially the same structure or configuration.
  • the plurality of battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may have very similar structures or configurations.
  • the case (100) may include a base plate (110).
  • 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.
  • the case (100) may include a side wall (120).
  • the side wall (120) may be installed, fastened, joined, fixed, or attached to the upper surface of the base plate (110).
  • the side wall (120) may be composed of four pieces.
  • the side wall (120) may be arranged along the perimeter of the base plate (110).
  • the side wall (120) may form the exterior of the battery pack.
  • the side wall (120) may provide an internal space.
  • the pack cover (150) can be installed, fastened, joined, fixed or attached to the side wall (120).
  • the pack cover (150) can cover the internal space of the battery pack.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention may include a venting device (500).
  • the venting device (500) may be installed on a side wall (120).
  • the venting device (500) may be installed on a front side wall (120).
  • the venting device (500) may be installed on a rear side wall (120).
  • the venting device (500) may be a gas valve.
  • the venting device (500) may open to discharge gas when the pressure inside the case (100) increases.
  • the venting device (500) may block external air from flowing into the case (100).
  • a plurality of venting devices (500) may be provided.
  • a venting gas (G) can flow between the battery module (200, 200a, 200b, 200c) and the pack cover (150).
  • the space between the battery module (200, 200a, 200b, 200c) and the pack cover (150) can be referred to as a venting space (VS).
  • the venting gas (G) can be discharged to the outside of the battery pack through the venting device (500).
  • the partition wall (300) may include a first partition wall (310) and a second partition wall (320). A plurality of partition walls (300) may be provided.
  • the partition wall (300) may be installed, fastened, fixed, joined, or attached to the upper surface of the base plate (110).
  • the partition wall (300) may partition the internal space of the battery pack.
  • the battery modules (200, 200a, 200b, 200c) may be positioned in the space partitioned by the partition wall (300).
  • Fig. 4 is a drawing showing the battery module (200a) of Fig. 3.
  • Fig. 5 is a drawing showing a partial configuration of the battery module (200a) of Fig. 4.
  • the battery module (200a) may include a frame (210).
  • the frame (210) may include a top plate (210a) and a lower frame (210b).
  • the frame (210) may provide a space therein.
  • the lower frame (210b) may include a bottom plate and a pair of side plates.
  • the top plate (210a) may be installed, fastened, coupled, fixed, or attached to the pair of side plates.
  • the top plate (210a) may be welded to the lower frame (210b).
  • the frame (210) may have an open front and rear.
  • the top plate (210a) may include a venting hole (211).
  • the venting hole (211) may allow communication between the inside and the outside of the frame (210).
  • venting gas (G) and flammable particles may be discharged to the outside of the frame (210) through the venting hole (211).
  • the battery module (200a) may include a battery cell (220).
  • the battery cell (220) may refer to a secondary battery.
  • the battery cell (220) may be a pouch-type secondary battery.
  • the shape of the battery cell (220) is not limited to the pouch shape, and may have various shapes such as a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape.
  • the battery cell (220) may be provided in plurality.
  • the battery cell (220) may be accommodated inside the frame (210).
  • the plurality of battery cells (220) may be stacked in the front-rear direction or the X-axis direction.
  • the battery cell (220) may include a receiving portion (221) having an electrode assembly, a first sealing portion (222) protruding to the left and right sides of the receiving portion (221), and a second sealing portion (223) protruding upward from the receiving portion (221). Additionally, the battery cell (220) may include electrode leads (224) that protrude to the left and right of the first sealing portion (222), respectively. Each battery cell (220) may extend in the left-right direction or along the Y-axis direction. The electrode leads (224) may protrude to the left and right of each receiving portion (221).
  • 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 on each of the left and right sides of a 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) may be respectively coupled to the left and right sides of the frame (210).
  • the pair of end covers (240) may cover the left and right sides of the frame (210).
  • the end covers (240) may have a square shape.
  • the end covers (240) may be provided with a power terminal (231).
  • Fig. 6 is a drawing showing the venting cover (400) of Fig. 3.
  • Fig. 7 is a drawing showing a cross-sectional configuration along the cutting line B-B' of Fig. 6.
  • Fig. 8 is a drawing showing the combination of a battery module (200, 200a, 200b, 200c) and a venting cover (400).
  • a battery module (200, 200a, 200b, 200c) may include a frame (210).
  • the frame (210) may provide a space therein.
  • the frame (210) may have a venting hole (211) on its upper surface.
  • the top plate (210a) may have a venting hole (211).
  • the venting hole (211) may penetrate the top plate (210a).
  • a plurality of battery cells (220) may be positioned inside the frame (210).
  • the venting cover (400) can cover the upper surface of the frame (210).
  • the venting cover (400) can cover the upper surface of the top plate (210a).
  • the venting cover (400) can cover the venting hole (211).
  • the venting cover (400) can have different thicknesses in parts.
  • venting gas (G) or ignitable particles may be discharged to the outside of the frame (210) through the venting hole (211). At this time, the venting gas (G) or ignitable particles may rupture the venting cover (400) and be discharged.
  • the venting cover (400) may have different thicknesses in different portions, so that the pressure required for opening may be partially different. For example, a portion of the venting cover (400) that is relatively thin may be opened by a relatively low pressure. For example, a portion of the venting cover (400) that is relatively thick may be opened by a relatively high pressure.
  • the venting gas (G) or ignitable particles may rupture and be discharged starting from the portion of the venting cover (400) that is thin.
  • the venting cover (400) may include a top part (470) and a side part (460).
  • the top part (470) may be coupled, fastened, attached, or fixed to the upper surface of the frame (210).
  • the top part (470) may be coupled, fastened, attached, or fixed to the upper surface of the top plate (210a).
  • the side part (460) may extend from the top part (470).
  • the side part (460) may be provided on the front side and the rear side of the top part (470), respectively.
  • the side part (460) may be coupled, fastened, attached, or fixed to the front side of the frame (210).
  • the side part (460) may be coupled, fastened, attached, or fixed to the rear side of the frame (210).
  • the top part (470) and the side part (460) may be formed integrally.
  • An adhesive material may be placed between the venting cover (400) and the frame (210).
  • the venting cover (400) may include a fire-resistant material.
  • the venting cover (400) may include a heat-resistant material.
  • the venting cover (400) may include a mica material.
  • the venting cover (400) may have a separation line (401, 431, 432).
  • the separation line (401, 431, 432, score line) may be used as a term that includes and collectively refers to a fracture line (401, 431, 432, perforated line), a notching line (401, 431, 432, notching line), a cutting line (401, 431, 432, cutting line), a shredding line (401, 431, 432, shredding line), a tear line (401, 431, 432, tear line), or a separation line (401, 431, 432, separation line).
  • the separation lines (401, 431, 432) can be configured to be easily separated by pressure applied to the venting cover (400).
  • a plurality of venting holes (211) may be provided.
  • a plurality of separation lines (401, 431, 432) may be provided.
  • a plurality of separation lines (401, 431, 432) may be provided to correspond one-to-one to a plurality of venting holes (211).
  • Each of the separation lines (401, 431, 432) may face a respective venting hole (211).
  • venting gas (G) or ignitable particles can apply pressure to the separation line (401, 431, 432) through the venting hole (211).
  • the venting hole (211) can be opened, and the venting gas (G) or ignitable particles can be discharged to the outside of the battery module (200, 200a, 200b, 200c).
  • the dividing lines (401, 431, 432) may extend along the perimeter of the venting hole (211).
  • the dividing lines (401, 431, 432) may have a circular trajectory.
  • the dividing lines (401, 431, 432) may have an elliptical trajectory. Since the dividing lines (401, 431, 432) extend along the perimeter of the venting hole (211), the venting hole (211) can be easily opened by the venting gas (G) or ignitable particles.
  • the separation lines (401, 431, 432) may extend along a portion of the circumference of the venting hole (211). For example, if the venting hole (211) has a circular shape, the separation lines (401, 431, 432) may have a portion of a circular trajectory. For example, if the venting hole (211) has an elliptical shape, the separation lines (401, 431, 432) may have a portion of an elliptical trajectory.
  • a portion of the venting cover (400) may be separated along the separation lines (401, 431, 432) but may remain connected to the remaining portion of the venting cover (400).
  • the venting hole (211) may be partially opened. When a thermal event occurs, the portion separated from the venting cover (400) can guide the direction of discharge of venting gas (G) or ignitable particles.
  • the top part (470) of the venting cover (400) may be configured to have a thickness that increases toward the center.
  • the center part of the top part (470) may be opened by a relatively high pressure.
  • the outer part of the top part (470) may be opened first.
  • the top part (470) may be sequentially opened from the outer part to the center.
  • the flow direction of the venting gas (G) or ignitable particles may be formed evenly.
  • the discharged venting gas (G) or ignitable particles may be prevented from flowing into the interior of the battery module (200a).
  • the top part (470) of the venting cover (400) may include a first part (410) and a second part (420) adjacent to the first part (410).
  • the first part (410) may extend in the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the second part (420) may extend in the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the top part (470) may include a third part (430).
  • the third part (430) may be located between the first part (410) and the second part (420).
  • the third part (430) may be located at the center of the top part (470).
  • the third part (430) may extend in the left-right direction or the Y-axis direction.
  • the third part (430) may have a thickness greater than that of the first part (410). When a thermal event occurs, the third part (430) may be opened later than the first part (410).
  • the third part (430) may have a thickness greater than that of the second part (420). When a thermal event occurs, the third part (430) may be opened later than the second part (420).
  • the first part (410) and the second part (420) can be configured to have substantially the same thickness.
  • the top part (470) of the venting cover (400) may include a fourth part (440).
  • the fourth part (440) may extend from the first part (410).
  • the fourth part (440) may be connected to the side part (460).
  • the fourth part (440) may extend in the left-right direction or along the Y-axis direction.
  • the fourth part (440) may have a thickness thinner than that of the first part (410). When a thermal event occurs, the fourth part (440) may be opened before the first part (410).
  • the top part (470) of the venting cover (400) may include a fifth part (450).
  • the fifth part (450) may extend from the second part (420).
  • the fifth part (450) may be connected to the side part (460).
  • the fifth part (450) may extend in the left-right direction or along the Y-axis direction.
  • the fifth part (450) may have a thickness thinner than the second part (420). When a thermal event occurs, the fifth part (450) may be opened before the second part (420).
  • the fourth part (440) and the fifth part (450) may be configured to have substantially the same thickness.
  • the top part (470) can be sequentially positioned in the order of the fifth part (450), the second part (420), the third part (430), the first part (410), and the second part (420) along the +X-axis direction.
  • the top part (470) can be sequentially positioned in the order of the fourth part (440), the first part (410), the third part (430), the second part (420), and the fifth part (450) along the -X-axis direction.
  • the first part (410) to the fifth part (450) may be formed integrally.
  • the first part (410) to the fifth part (450) may also be formed by combining multiple layers.
  • a plurality of venting holes (211) may be arranged throughout the top plate (210a).
  • a plurality of dividing lines (401, 431, 432) may be arranged throughout the top part (470).
  • the first part (410) to the fifth part (450) may each cover the plurality of venting holes (211).
  • the first part (410), the second part (420), the fourth part (440), or the fifth part (450) may each have a plurality of dividing lines (401).
  • the dividing line (401) of the fourth part (440) may extend along the remaining portion of the circumference of the venting hole (211) except for the rear side or the -X-axis portion.
  • the dividing line (401) of the first part (410) may extend along the remaining portion of the circumference of the venting hole (211) except for the rear side or the -X-axis portion.
  • the dividing line (401) of the second part (420) may extend along the remaining portion of the circumference of the venting hole (211) except for the front side or the +X-axis portion.
  • the dividing line (401) of the fifth part (450) may extend along the remaining portion of the circumference of the venting hole (211) except for the front side or the +X-axis portion.
  • the first separation line (431) may extend along the remaining portion except for the rear side or the -X-axis portion of the circumference of the venting hole (211).
  • the second separation line (432) among the plurality of separation lines (431, 432) provided in the third part (430) may extend along the remaining portion except for the front side or the +X-axis portion of the circumference of the venting hole (211).
  • the first separation line (431) may be positioned adjacent to the first part (410).
  • the second separation line (432) may be positioned adjacent to the second part (420).
  • the separation lines (431, 432) of the third part (430) may be positioned in the order of the second separation line (432) and the first separation line (431) along the +X-axis direction.
  • the dividing lines (431, 432) of the third part (430) can be positioned in the order of the first dividing line (431) and the second dividing line (432) along the -X-axis direction.
  • Fig. 9 is a drawing showing a cross-sectional configuration taken along the cutting line A-A' of Fig. 1.
  • Fig. 10 is a drawing showing a change in Fig. 9 when a thermal event occurs.
  • the fourth part (440) or the fifth part (450) may be opened. Venting gas (G) or ignitable particles may be discharged into the venting space (VS) through the fourth part (440) or the fifth part (450). At this time, the first part (410), the second part (420), and the third part (430) may not be opened. Venting gas (G) or ignitable particles discharged through the fourth part (440) or the fifth part (450) may be blocked from entering the interior of the battery module (200a) through the first part (410), the second part (420), and the third part (430).
  • the separation line (401) of the fourth part (440) can be opened toward the front side or in the +X-axis direction.
  • the rear side of the separation line (401) of the fourth part (440) can be maintained in a connected state with the fourth part (440) without being separated.
  • the rear side of the separation line (401) of the fourth part (440) can be folded without being separated. Venting gas (G) or ignitable particles can be discharged toward the front side or in the +X-axis direction through the fourth part (440).
  • the separation line (401) of the fifth part (450) can be opened toward the rear side or in the -X-axis direction.
  • the front side of the separation line (401) of the fifth part (450) can be maintained in a connected state with the fifth part (450) without being separated.
  • the front side of the separation line (401) of the fifth part (450) can be folded without being separated. Venting gas (G) or ignitable particles can be discharged toward the rear side or in the -X-axis direction through the fifth part (450).
  • venting gas (G) or ignitable particles toward the front and rear sides damage to battery modules (200b, 200c) adjacent to the battery module (200a) in which a thermal event occurred can be dispersed.
  • dispersing and discharging venting gas (G) or ignitable particles toward the +X-axis direction and the -X-axis direction damage to battery modules (200b, 200c) adjacent to the battery module (200a) in which a thermal event occurred can be dispersed.
  • Fig. 11 is a diagram showing the changes in Fig. 10 when a thermal event is in progress.
  • the first part (410) or the second part (420) may be additionally opened.
  • Venting gas (G) or ignitable particles may be discharged into the venting space (VS) through the fourth part (440), the fifth part (450), the first part (410), or the second part (420).
  • the third part (430) may not be opened. Venting gas (G) or ignitable particles discharged through the fourth part (440), the fifth part (450), the first part (410), or the second part (420) may be blocked from entering the interior of the battery module (200a) through the third part (430).
  • the separation line (401) of the first part (410) can be opened in the forward direction or in the +X-axis direction.
  • the separation line (401) of the first part (410) can open the first part (410) in a direction from the second part (420) toward the first part (410).
  • the rear side of the separation line (401) of the first part (410) can be maintained in a connected state with the first part (410) without being separated.
  • the rear side of the separation line (401) of the first part (410) can be folded without being separated.
  • Venting gas (G) or ignitable particles can be discharged in the forward direction or in the +X-axis direction through the first part (410).
  • the fourth part (440) may be opened before the first part (410).
  • the fourth part (440) may be opened later than the first part (410).
  • the separation line (401) of the second part (420) can be opened toward the rear side or in the -X-axis direction.
  • the separation line (401) of the second part (420) can open the second part (420) in a direction from the first part (410) toward the second part (420).
  • the front side of the separation line (401) of the second part (420) can be maintained in a connected state with the second part (420) without being separated.
  • the front side of the separation line (401) of the second part (420) can be folded without being separated. Venting gas (G) or ignitable particles can be discharged toward the rear side or in the -X-axis direction through the second part (420).
  • the second part (420) may be opened before the fifth part (450).
  • the fifth part (450) may be opened later than the second part (420).
  • venting gas (G) or ignitable particles toward the front and rear sides damage to battery modules (200b, 200c) adjacent to the battery module (200a) in which a thermal event occurred can be dispersed.
  • dispersing and discharging venting gas (G) or ignitable particles toward the +X-axis direction and the -X-axis direction damage to battery modules (200b, 200c) adjacent to the battery module (200a) in which a thermal event occurred can be dispersed.
  • Fig. 12 is a diagram illustrating changes in Fig. 11 during a thermal event.
  • the third part (430) may be additionally opened. Venting gas (G) or ignitable particles may be discharged into the venting space (VS) through the fourth part (440), the fifth part (450), the first part (410), the second part (420), or the third part (430).
  • the first separation line (431) of the third part (430) can be opened toward the front side or in the +X-axis direction.
  • the first separation line (431) of the third part (430) can open the third part (430) in a direction from the second part (420) toward the first part (410).
  • the rear side of the first separation line (431) of the third part (430) can be maintained in a connected state with the third part (430) without being separated.
  • the rear side of the first separation line (431) of the third part (430) can be folded without being separated. Venting gas (G) or ignitable particles can be discharged toward the front side or in the +X-axis direction through the third part (430).
  • the first part (410) may be opened before the third part (430).
  • the third part (430) may be opened after the first part (410).
  • the second separation line (432) of the third part (430) can be opened toward the rear side or in the -X-axis direction.
  • the second separation line (432) of the third part (430) can open the third part (430) in a direction from the first part (410) toward the second part (420).
  • the front side of the second separation line (432) of the third part (430) can be maintained in a connected state with the third part (430) without being separated.
  • the front side of the second separation line (432) of the third part (430) can be folded without being separated. Venting gas (G) or ignitable particles can be discharged toward the rear side or in the -X-axis direction through the third part (430).
  • the second part (420) may be opened before the third part (430).
  • the third part (430) may be opened later than the second part (420).
  • venting gas (G) or ignitable particles toward the front and rear sides damage to battery modules (200b, 200c) adjacent to the battery module (200a) in which a thermal event occurred can be dispersed.
  • dispersing and discharging venting gas (G) or ignitable particles toward the +X-axis direction and the -X-axis direction damage to battery modules (200b, 200c) adjacent to the battery module (200a) in which a thermal event occurred can be dispersed.
  • Fig. 13 is a diagram showing the movement of venting gas (G) when a thermal event occurs.
  • venting gas (G) or ignitable particles discharged from the battery module (200a) in the forward or +X-axis direction can be discharged to the outside of the battery pack through the venting device (500a) installed on the front side wall (120).
  • Venting gas (G) or flammable particles discharged from the battery module (200a) in the rear or -X-axis direction can be discharged to the outside of the battery pack through a venting device (500b) installed on the rear side wall (120).
  • the battery pack according to the present invention may further include, in addition to the battery modules (200, 200a, 200b, 200c), various other components, such as various battery pack components known at the time of filing of the present invention, such as a BMS, a bus bar, a relay, a current sensor, etc.
  • various battery pack components known at the time of filing of the present invention, such as a BMS, a bus bar, a relay, a current sensor, etc.
  • components such as a BMS, a bus bar, a relay, and a current sensor may be included as components of a battery module (200, 200a, 200b, 200c) according to the present invention.
  • components such as a BMS, a bus bar, a relay, and a current sensor may be provided inside a case (100).
  • the battery module may also be referred to as a battery pack.
  • the battery module (200, 200a, 200b, 200c) according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles. That is, the automobile according to the present invention can include the battery module (200, 200a, 200b, 200c) according to the present invention or the battery pack according to the present invention. In addition to the battery module or battery pack, the automobile according to the present invention can further include various other components included in the automobile. For example, the automobile according to the present invention can further include a body, a motor, a control device such as an ECU (electronic control unit), etc., in addition to the battery module according to the present invention.
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Abstract

배터리 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈은, 내부에 공간을 제공하고, 상면에 벤팅 홀을 구비하는 프레임; 상기 프레임의 내부에 위치하는 복수의 배터리 셀; 그리고, 상기 프레임의 상면을 커버하고 부분적으로 다른 두께를 갖는 벤팅 커버를 포함할 수 있다.

Description

배터리 모듈
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 출원은 2024년 7월 26일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2024-0099479호에 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.
본 발명의 다른 목적은 배터리 모듈의 내부에서 발생한 벤팅 가스를 원활하게 배출할 수 있는 구조를 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부에서 발생한 벤팅 가스가 배터리 모듈의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 구조를 제공하는 것일 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, 상면에 벤팅 홀을 구비하는 프레임; 상기 프레임의 내부에 위치하는 복수의 배터리 셀; 그리고, 상기 프레임의 상면을 커버하고 부분적으로 다른 두께를 갖는 벤팅 커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 벤팅 커버는, 상기 벤팅 홀을 마주하는 분리선을 구비할 수 있다.
또한, 상기 분리선은, 상기 벤팅 홀의 둘레를 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 분리선은, 상기 벤팅 홀의 둘레의 일부 구간을 따라 연장될 수 있다.
또한, 상기 벤팅 커버는, 중앙부로 갈수록 두께가 증가하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 벤팅 커버는: 제1 파트; 상기 제1 파트와 인접하는 제2 파트; 그리고, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트의 사이에 위치하는 제3 파트를 포함하고, 상기 제3 파트는, 상기 제1 파트의 두께 및 상기 제2 파트의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 벤팅 홀은 복수로 구비되고, 상기 제1 파트, 상기 제2 파트 및 상기 제3 파트는, 각각 상기 복수의 벤팅 홀 중 일부 벤팅 홀을 마주하는 분리선을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 파트의 분리선은, 상기 제2 파트에서 상기 제1 파트를 향하는 방향으로 상기 제1 파트를 개방시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 파트의 분리선은, 상기 제1 파트에서 상기 제2 파트를 향하는 방향으로 상기 제2 파트를 개방시킬 수 있다.
또한, 상기 제3 파트는: 상기 제2 파트에서 상기 제1 파트를 향하는 방향으로 상기 제3 파트를 개방시키는 제1 분리선; 그리고, 상기 제1 파트에서 상기 제2 파트를 향하는 방향으로 상기 제3 파트를 개방시키는 제2 분리선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 벤팅 커버는, 상기 프레임의 상면에 결합될 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, 열 전파가 억제될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 어느 하나에 의하면, 배터리 모듈의 벤팅 방향 제어가 용이해질 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 팩을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 4는 도 3의 배터리 모듈을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 배터리 모듈의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 6은 도 3의 벤팅 커버를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 배터리 모듈과 벤팅 커버의 결합을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 열적 이벤트 발생 시, 도 9의 변화를 나타낸 도면이다.
도 11은 열적 이벤트 진행 시, 도 10의 변화를 나타낸 도면이다.
도 12는 열적 이벤트 진행 시, 도 11의 변화를 나타낸 도면이다.
도 13은 열적 이벤트 진행 시, 벤팅 가스의 이동을 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 팩을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다. 도 3은 도 2의 배터리 팩의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 케이스(100)를 포함할 수 있다. 케이스(100)는 배터리 팩의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(100)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(100)는 내부에 공간을 제공할 수 있다. 케이스(100)는 팩 커버(150)를 포함할 수 있다. 팩 커버(150)는 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다.
배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 케이스(100)의 내부에 위치할 수 있다. 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 팩 커버(150)를 마주하는 탑 플레이트(210a)를 구비할 수 있다. 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 직육면체 형상을 가질 수 있다. 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 복수로 구비될 수 있다. 복수의 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 실질적으로 동일한 구조 또는 구성을 가질 수 있다. 복수의 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 매우 유사한 구조 또는 구성을 가질 수 있다.
케이스(100)는 베이스 플레이트(110)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.
케이스(100)는 사이드 월(120)을 포함할 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.
팩 커버(150)는 사이드 월(120)에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 팩 커버(150)는 배터리 팩의 내부 공간을 커버할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩은 벤팅 디바이스(500)를 포함할 수 있다. 벤팅 디바이스(500)는 사이드 월(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 디바이스(500)는 전방 측 사이드 월(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 디바이스(500)는 후방 측 사이드 월(120)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 디바이스(500)는 가스 밸브일 수 있다. 벤팅 디바이스(500)는 케이스(100) 내부의 압력이 높아지면 개방되어 가스를 배출할 수 있다. 또한, 벤팅 디바이스(500)는 외부의 공기가 케이스(100) 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 벤팅 디바이스(500)는 복수로 구비될 수 있다.
배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)로부터 열적 이벤트가 발생하는 경우, 벤팅 가스(G)는 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)과 팩 커버(150)의 사이를 유동할 수 있다. 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)과 팩 커버(150)의 사이는 벤팅 공간(VS)이라고 칭할 수 있다. 그리고, 벤팅 가스(G)는 벤팅 디바이스(500)를 통해 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.
파티션 월(300)은 제1 파티션 월(310)과 제2 파티션 월(320)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. 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 파티션 월(300)이 구획하는 공간에 위치할 수 있다.
도 4는 도 3의 배터리 모듈(200a)을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 배터리 모듈(200a)의 일부 구성을 분리한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 모듈(200a)은 프레임(210)을 포함할 수 있다. 프레임(210)은 탑 플레이트(210a)와 하부 프레임(210b)을 포함할 수 있다. 프레임(210)은 내부에 공간을 제공할 수 있다. 하부 프레임(210b)은 바텀 플레이트 및 한 쌍의 사이드 플레이트를 구비할 수 있다. 탑 플레이트(210a)는 한 쌍의 사이드 플레이트에 설치, 체결, 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 예를 들어, 탑 플레이트(210a)는 하부 프레임(210b)과 용접으로 결합될 수 있다. 프레임(210)은 전면과 후면이 개방된 형상일 수 있다. 탑 플레이트(210a)는 벤팅 홀(211)을 구비할 수 있다. 벤팅 홀(211)은 프레임(210)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있다.
배터리 모듈(200a)로부터 열적 이벤트가 발생하는 경우, 벤팅 홀(211)을 통해 프레임(210)의 외부로 벤팅 가스(G) 및 발화성 입자들이 배출될 수 있다.
배터리 모듈(200a)은 배터리 셀(220)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(220)은 이차 전지를 의미할 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. 배터리 셀(220)은 복수로 구비될 수 있다. 배터리 셀(220)은 프레임(210)의 내부에 수용될 수 있다. 복수의 배터리 셀(220)은 전후 방향 또는 X축 방향으로 적층될 수 있다. 배터리 셀(220)은 전극 조립체를 구비하는 수납부(221), 수납부(221)의 좌측과 우측으로 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 좌측과 우측으로 각각 돌출되는 전극 리드(224)를 포함할 수 있다. 각각의 배터리 셀(220)은 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다. 전극 리드(224)는 각각의 수납부(221)의 좌측과 우측으로 돌출될 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 좌측과 우측에 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 프레임(210)의 좌측과 우측에 각각 결합될 수 있다. 한 쌍의 엔드 커버(240)는 프레임(210)의 좌측면과 우측면을 커버할 수 있다. 엔드 커버(240)는 사각 형상을 가질 수 있다. 엔드 커버(240)는 전력 단자(231)를 구비할 수 있다.
도 6은 도 3의 벤팅 커버(400)를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6의 절단선 B-B'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다. 도 8은 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)과 벤팅 커버(400)의 결합을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은 프레임(210)을 포함할 수 있다. 프레임(210)은 내부에 공간을 제공할 수 있다. 프레임(210)은 상면에 벤팅 홀(211)을 구비할 수 있다. 탑 플레이트(210a)는 벤팅 홀(211)을 구비할 수 있다. 벤팅 홀(211)은 탑 플레이트(210a)를 관통할 수 있다.
복수의 배터리 셀(220)은 프레임(210)의 내부에 위치할 수 있다.
벤팅 커버(400)는 프레임(210)의 상면을 커버할 수 있다. 벤팅 커버(400)는 탑 플레이트(210a)의 상면을 커버할 수 있다. 벤팅 커버(400)는 벤팅 홀(211)을 커버할 수 있다. 벤팅 커버(400)는 부분적으로 다른 두께를 가질 수 있다.
배터리 셀(220)로부터 열적 이벤트가 발생하는 경우, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 벤팅 홀(211)을 통해 프레임(210)의 외부로 배출될 수 있다. 이 때, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 벤팅 커버(400)를 파열시키고 배출될 수 있다. 벤팅 커버(400)는 부분적으로 다른 두께를 가짐으로써, 개방되기 위한 압력이 부분적으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 벤팅 커버(400)에서 상대적으로 두께가 얇은 부분은 상대적으로 낮은 압력에 의해 개방될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 커버(400)에서 상대적으로 두께가 두꺼운 부분은 상대적으로 높은 압력에 의해 개방될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 벤팅 커버(400)의 두께가 얇은 부분부터 파열시키고 배출될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 벤팅 커버(400)는 탑 파트(470)와 사이드 파트(460)를 포함할 수 있다. 탑 파트(470)는 프레임(210)의 상면에 결합, 체결, 부착 또는 고정될 수 있다. 탑 파트(470)는 탑 플레이트(210a)의 상면에 결합, 체결, 부착 또는 고정될 수 있다. 사이드 파트(460)는 탑 파트(470)로부터 연장될 수 있다. 사이드 파트(460)는 탑 파트(470)의 전방 측과 후방 측에 각각 구비될 수 있다. 사이드 파트(460)는 프레임(210)의 전면에 결합, 체결, 부착 또는 고정될 수 있다. 사이드 파트(460)는 프레임(210)의 후면에 결합, 체결, 부착 또는 고정될 수 있다. 탑 파트(470)와 사이드 파트(460)는 일체로 형성될 수 있다.
벤팅 커버(400)와 프레임(210) 사이에 접착 부재가 배치될 수 있다.
벤팅 커버(400)는 내화성 재질을 포함할 수 있다. 벤팅 커버(400)는 내열성 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 벤팅 커버(400)는 마이카 재질을 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 벤팅 커버(400)는 분리선(401, 431, 432)을 구비할 수 있다. 분리선(401, 431, 432, score line)은 파절선(401, 431, 432, perforated line), 노칭선(401, 431, 432, notching line), 절단선(401, 431, 432, cutting line), 파쇄선(401, 431, 432, shredding line), 찢어짐선(401, 431, 432, tear line) 또는 분리선(401, 431, 432, separation line)을 포함 및 통칭하는 용어로 쓰일 수 있다. 분리선(401, 431, 432)은 벤팅 커버(400)에 가해지는 압력에 의해 쉽게 분리되도록 구성될 수 있다.
벤팅 홀(211)은 복수로 구비될 수 있다. 분리선(401, 431, 432)은 복수로 구비될 수 있다. 복수의 분리선(401, 431, 432)은 복수의 벤팅 홀(211)에 일대일 대응되도록 구비될 수 있다. 각각의 분리선(401, 431, 432)은 각각의 벤팅 홀(211)을 마주할 수 있다.
열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 벤팅 홀(211)을 통해 분리선(401, 431, 432)에 압력을 가할 수 있다. 분리선(401, 431, 432)이 분리됨으로써 벤팅 홀(211)이 개방될 수 있고, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)의 외부로 배출될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 분리선(401, 431, 432)은 벤팅 홀(211)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 홀(211)이 원형을 갖는 경우, 분리선(401, 431, 432)은 원형의 궤적을 가질 수 있다. 예를 들어, 벤팅 홀(211)이 타원형을 갖는 경우, 분리선(401, 431, 432)은 타원형의 궤적을 가질 수 있다. 분리선(401, 431, 432)이 벤팅 홀(211)의 둘레를 따라 연장됨으로써, 벤팅 홀(211)은 벤팅 가스(G)나 발화성 입자에 의해 용이하게 개방될 수 있다.
분리선(401, 431, 432)은 벤팅 홀(211)의 둘레의 일부 구간을 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 홀(211)이 원형을 갖는 경우, 분리선(401, 431, 432)은 원형의 일부 궤적을 가질 수 있다. 예를 들어, 벤팅 홀(211)이 타원형을 갖는 경우, 분리선(401, 431, 432)은 타원형의 일부 궤적을 가질 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 커버(400)의 일부는 분리선(401, 431, 432)을 따라 분리되지만 벤팅 커버(400)의 나머지 부분과 연결된 상태를 유지할 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 홀(211)은 부분적으로 개방될 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 커버(400)에서 분리된 부분은 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자의 배출 방향을 가이드할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 벤팅 커버(400)의 탑 파트(470)는 중앙부로 갈수록 두께가 증가하도록 구성될 수 있다. 탑 파트(470)의 중앙 부분은 상대적으로 높은 압력에 의해 개방될 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 탑 파트(470)의 외측 부분이 먼저 개방될 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 탑 파트(470)의 외측 부분으로부터 중앙 부분까지 순차적으로 개방될 수 있다. 탑 파트(470)가 순차적으로 개방됨으로써, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자의 유동 방향이 고르게 형성될 수 있다. 탑 파트(470)가 순차적으로 개방됨으로써, 배출된 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 배터리 모듈(200a)의 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 벤팅 커버(400)의 탑 파트(470)는 제1 파트(410) 및 제1 파트(410)와 인접하는 제2 파트(420)를 포함할 수 있다. 제1 파트(410)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다. 제2 파트(420)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다. 탑 파트(470)는 제3 파트(430)를 포함할 수 있다. 제3 파트(430)는 제1 파트(410)와 제2 파트(420)의 사이에 위치할 수 있다. 제3 파트(430)는 탑 파트(470)의 중앙부에 위치할 수 있다. 제3 파트(430)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다.
제3 파트(430)는 제1 파트(410)의 두께보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 제3 파트(430)는 제1 파트(410)보다 나중에 개방될 수 있다.
제3 파트(430)는 제2 파트(420)의 두께보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 제3 파트(430)는 제3 파트(430)보다 나중에 개방될 수 있다.
제1 파트(410)와 제2 파트(420)는 실질적으로 같은 두께를 갖도록 구성될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 벤팅 커버(400)의 탑 파트(470)는 제4 파트(440)를 포함할 수 있다. 제4 파트(440)는 제1 파트(410)로부터 연장될 수 있다. 제4 파트(440)는 사이드 파트(460)와 연결될 수 있다. 제4 파트(440)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다. 제4 파트(440)는 제1 파트(410)의 두께보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 제4 파트(440)는 제1 파트(410)보다 먼저 개방될 수 있다.
벤팅 커버(400)의 탑 파트(470)는 제5 파트(450)를 포함할 수 있다. 제5 파트(450)는 제2 파트(420)로부터 연장될 수 있다. 제5 파트(450)는 사이드 파트(460)와 연결될 수 있다. 제5 파트(450)는 좌우 방향 또는 Y축 방향을 따라 연장될 수 있다. 제5 파트(450)는 제2 파트(420)의 두께보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 열적 이벤트 발생 시, 제5 파트(450)는 제2 파트(420)보다 먼저 개방될 수 있다. 제4 파트(440)와 제5 파트(450)는 실질적으로 같은 두께를 갖도록 구성될 수 있다.
탑 파트(470)는 +X축 방향을 따라 순차적으로 제5 파트(450), 제2 파트(420), 제3 파트(430), 제1 파트(410) 및 제2 파트(420)의 순서로 위치할 수 있다. 탑 파트(470)는 -X축 방향을 따라 순차적으로 제4 파트(440), 제1 파트(410), 제3 파트(430), 제2 파트(420) 및 제5 파트(450)의 순서로 위치할 수 있다.
제1 파트(410) 내지 제5 파트(450)는 일체로 형성될 수 있다. 제1 파트(410) 내지 제5 파트(450)는 복수의 레이어가 결합되어 형성될 수도 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 복수의 벤팅 홀(211)은 탑 플레이트(210a)에 전체적으로 배치될 수 있다. 복수의 분리선(401, 431, 432)은 탑 파트(470)에 전체적으로 배치될 수 있다. 제1 파트(410) 내지 제5 파트(450)는 각각 복수의 벤팅 홀(211)을 커버할 수 있다. 제1 파트(410), 제2 파트(420), 제4 파트(440) 또는 제5 파트(450)는 각각 복수의 분리선(401)을 구비할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제4 파트(440)의 분리선(401)은 벤팅 홀(211)의 둘레 중 후방 측 또는 -X축 부분을 제외한 나머지 부분을 따라 연장될 수 있다. 제1 파트(410)의 분리선(401)은 벤팅 홀(211)의 둘레 중 후방 측 또는 -X축 부분을 제외한 나머지 부분을 따라 연장될 수 있다. 제2 파트(420)의 분리선(401)은 벤팅 홀(211)의 둘레 중 전방 측 또는 +X축 부분을 제외한 나머지 부분을 따라 연장될 수 있다. 제5 파트(450)의 분리선(401)은 벤팅 홀(211)의 둘레 중 전방 측 또는 +X축 부분을 제외한 나머지 부분을 따라 연장될 수 있다. 제3 파트(430)에 구비된 복수의 분리선(431, 432) 중 제1 분리선(431)은 벤팅 홀(211)의 둘레 중 후방 측 또는 -X축 부분을 제외한 나머지 부분을 따라 연장될 수 있다. 제3 파트(430)에 구비된 복수의 분리선(431, 432) 중 제2 분리선(432)은 벤팅 홀(211)의 둘레 중 전방 측 또는 +X축 부분을 제외한 나머지 부분을 따라 연장될 수 있다. 제1 분리선(431)은 제1 파트(410)에 인접하게 위치할 수 있다. 제2 분리선(432)은 제2 파트(420)에 인접하게 위치할 수 있다. 제3 파트(430)의 분리선(431, 432)은 +X축 방향을 따라 제2 분리선(432) 및 제1 분리선(431)의 순서로 위치할 수 있다. 제3 파트(430)의 분리선(431, 432)은 -X축 방향을 따라 제1 분리선(431) 및 제2 분리선(432)의 순서로 위치할 수 있다.
도 9는 도 1의 절단선 A-A'에 따른 단면 구성을 나타낸 도면이다. 도 10은 열적 이벤트 발생 시, 도 9의 변화를 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 열적 이벤트 발생 시, 제4 파트(440) 또는 제5 파트(450)가 개방될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제4 파트(440) 또는 제5 파트(450)를 통해 벤팅 공간(VS)으로 배출될 수 있다. 이 때, 제1 파트(410), 제2 파트(420) 및 제3 파트(430)는 개방되지 않을 수 있다. 제4 파트(440) 또는 제5 파트(450)를 통해 배출된 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제1 파트(410), 제2 파트(420) 및 제3 파트(430)를 통해 배터리 모듈(200a)의 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
제4 파트(440)의 분리선(401)은 전방 측 또는 +X축 방향으로 개방될 수 있다. 제4 파트(440)의 분리선(401)의 후방 측은 분리되지 않고 제4 파트(440)와 연결 상태를 유지할 수 있다. 제4 파트(440)의 분리선(401)의 후방 측은 분리되지 않고 폴딩될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제4 파트(440)를 통해 전방 측 또는 +X축 방향으로 배출될 수 있다.
제5 파트(450)의 분리선(401)은 후방 측 또는 -X축 방향으로 개방될 수 있다. 제5 파트(450)의 분리선(401)의 전방 측은 분리되지 않고 제5 파트(450)와 연결 상태를 유지할 수 있다. 제5 파트(450)의 분리선(401)의 전방 측은 분리되지 않고 폴딩될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제5 파트(450)를 통해 후방 측 또는 -X축 방향으로 배출될 수 있다.
벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 전방 측과 후방 측으로 분산되어 배출됨으로써, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접하는 배터리 모듈(200b, 200c)에 가해지는 데미지가 분산될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 +X축 방향과 -X축 방향으로 분산되어 배출됨으로써, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접하는 배터리 모듈(200b, 200c)에 가해지는 데미지가 분산될 수 있다.
도 11은 열적 이벤트 진행 시, 도 10의 변화를 나타낸 도면이다. 도 9 내지 도 11을 참조하면, 제1 파트(410) 또는 제2 파트(420)가 추가적으로 개방될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제4 파트(440), 제5 파트(450), 제1 파트(410) 또는 제2 파트(420)를 통해 벤팅 공간(VS)으로 배출될 수 있다. 이 때, 제3 파트(430)는 개방되지 않을 수 있다. 제4 파트(440), 제5 파트(450), 제1 파트(410) 또는 제2 파트(420)를 통해 배출된 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제3 파트(430)를 통해 배터리 모듈(200a)의 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
제1 파트(410)의 분리선(401)은 전방 측 또는 +X축 방향으로 개방될 수 있다. 제1 파트(410)의 분리선(401)은 제2 파트(420)에서 제1 파트(410)를 향하는 방향으로 제1 파트(410)를 개방시킬 수 있다. 제1 파트(410)의 분리선(401)의 후방 측은 분리되지 않고 제1 파트(410)와 연결 상태를 유지할 수 있다. 제1 파트(410)의 분리선(401)의 후방 측은 분리되지 않고 폴딩될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제1 파트(410)를 통해 전방 측 또는 +X축 방향으로 배출될 수 있다.
제4 파트(440)는 제1 파트(410)보다 먼저 개방될 수 있다. 제4 파트(440)는 제1 파트(410)보다 나중에 개방될 수 있다. 제4 파트(440)와 제1 파트(410)가 순차적으로 개방됨으로써, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자의 유동 방향이 안정적으로 전방 측 또는 +X축 방향으로 형성될 수 있다.
제2 파트(420)의 분리선(401)은 후방 측 또는 -X축 방향으로 개방될 수 있다. 제2 파트(420)의 분리선(401)은 제1 파트(410)에서 제2 파트(420)를 향하는 방향으로 제2 파트(420)를 개방시킬 수 있다. 제2 파트(420)의 분리선(401)의 전방 측은 분리되지 않고 제2 파트(420)와 연결 상태를 유지할 수 있다. 제2 파트(420)의 분리선(401)의 전방 측은 분리되지 않고 폴딩될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제2 파트(420)를 통해 후방 측 또는 -X축 방향으로 배출될 수 있다.
제2 파트(420)는 제5 파트(450)보다 먼저 개방될 수 있다. 제5 파트(450)는 제2 파트(420)보다 나중에 개방될 수 있다. 제5 파트(450)와 제2 파트(420)가 순차적으로 개방됨으로써, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자의 유동 방향이 안정적으로 후방 측 또는 -X축 방향으로 형성될 수 있다.
벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 전방 측과 후방 측으로 분산되어 배출됨으로써, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접하는 배터리 모듈(200b, 200c)에 가해지는 데미지가 분산될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 +X축 방향과 -X축 방향으로 분산되어 배출됨으로써, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접하는 배터리 모듈(200b, 200c)에 가해지는 데미지가 분산될 수 있다.
도 12는 열적 이벤트 진행 시, 도 11의 변화를 나타낸 도면이다. 도 9 내지 도 12를 참조하면, 제3 파트(430)가 추가적으로 개방될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제4 파트(440), 제5 파트(450), 제1 파트(410), 제2 파트(420) 또는 제3 파트(430)를 통해 벤팅 공간(VS)으로 배출될 수 있다.
제3 파트(430)의 제1 분리선(431)은 전방 측 또는 +X축 방향으로 개방될 수 있다. 제3 파트(430)의 제1 분리선(431)은 제2 파트(420)에서 제1 파트(410)를 향하는 방향으로 제3 파트(430)를 개방시킬 수 있다. 제3 파트(430)의 제1 분리선(431)의 후방 측은 분리되지 않고 제3 파트(430)와 연결 상태를 유지할 수 있다. 제3 파트(430)의 제1 분리선(431)의 후방 측은 분리되지 않고 폴딩될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제3 파트(430)를 통해 전방 측 또는 +X축 방향으로 배출될 수 있다.
제1 파트(410)는 제3 파트(430)보다 먼저 개방될 수 있다. 제3 파트(430)는 제1 파트(410)보다 나중에 개방될 수 있다. 제1 파트(410)와 제3 파트(430)가 순차적으로 개방됨으로써, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자의 유동 방향이 안정적으로 전방 측 또는 +X축 방향으로 형성될 수 있다.
제3 파트(430)의 제2 분리선(432)은 후방 측 또는 -X축 방향으로 개방될 수 있다. 제3 파트(430)의 제2 분리선(432)은 제1 파트(410)에서 제2 파트(420)를 향하는 방향으로 제3 파트(430)를 개방시킬 수 있다. 제3 파트(430)의 제2 분리선(432)의 전방 측은 분리되지 않고 제3 파트(430)와 연결 상태를 유지할 수 있다. 제3 파트(430)의 제2 분리선(432)의 전방 측은 분리되지 않고 폴딩될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 제3 파트(430)를 통해 후방 측 또는 -X축 방향으로 배출될 수 있다.
제2 파트(420)는 제3 파트(430)보다 먼저 개방될 수 있다. 제3 파트(430)는 제2 파트(420)보다 나중에 개방될 수 있다. 제2 파트(420)와 제3 파트(430)가 순차적으로 개방됨으로써, 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자의 유동 방향이 안정적으로 후방 측 또는 -X축 방향으로 형성될 수 있다.
벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 전방 측과 후방 측으로 분산되어 배출됨으로써, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접하는 배터리 모듈(200b, 200c)에 가해지는 데미지가 분산될 수 있다. 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자가 +X축 방향과 -X축 방향으로 분산되어 배출됨으로써, 열적 이벤트가 발생한 배터리 모듈(200a)과 인접하는 배터리 모듈(200b, 200c)에 가해지는 데미지가 분산될 수 있다.
도 13은 열적 이벤트 진행 시, 벤팅 가스(G)의 이동을 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 13을 참조하면, 배터리 모듈(200a)로부터 전방 또는 +X축 방향으로 배출된 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 전방 측 사이드 월(120)에 설치된 벤팅 디바이스(500a)를 통해 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.
배터리 모듈(200a)로부터 후방 또는 -X축 방향으로 배출된 벤팅 가스(G) 또는 발화성 입자는 후방 측 사이드 월(120)에 설치된 벤팅 디바이스(500b)를 통해 배터리 팩의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c) 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 모듈(200, 200a, 200b, 200c)의 구성요소로 포함될 수도 있다. 이 경우, BMS나 버스바, 릴레이, 전류 센서 등의 구성요소는, 케이스(100)의 내부에 구비될 수 있다. 이 때, 배터리 모듈은 배터리 팩으로 지칭될 수도 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200, 200a, 200b, 200c) 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 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (13)

  1. 내부에 공간을 제공하고, 상면에 벤팅 홀을 구비하는 프레임;
    상기 프레임의 내부에 위치하는 복수의 배터리 셀; 그리고,
    상기 프레임의 상면을 커버하고 부분적으로 다른 두께를 갖는 벤팅 커버를 포함하는 배터리 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 벤팅 커버는,
    상기 벤팅 홀을 마주하는 분리선을 구비하는 배터리 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 분리선은,
    상기 벤팅 홀의 둘레를 따라 연장되는 배터리 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 분리선은,
    상기 벤팅 홀의 둘레의 일부 구간을 따라 연장되는 배터리 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 벤팅 커버는,
    중앙부로 갈수록 두께가 증가하도록 구성되는 배터리 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 벤팅 커버는:
    제1 파트;
    상기 제1 파트와 인접하는 제2 파트; 그리고,
    상기 제1 파트와 상기 제2 파트의 사이에 위치하는 제3 파트를 포함하고,
    상기 제3 파트는,
    상기 제1 파트의 두께 및 상기 제2 파트의 두께보다 큰 두께를 갖는 배터리 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 벤팅 홀은 복수로 구비되고,
    상기 제1 파트, 상기 제2 파트 및 상기 제3 파트는,
    각각 상기 복수의 벤팅 홀 중 일부 벤팅 홀을 마주하는 분리선을 구비하는 배터리 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 파트의 분리선은,
    상기 제2 파트에서 상기 제1 파트를 향하는 방향으로 상기 제1 파트를 개방시키는 배터리 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 파트의 분리선은,
    상기 제1 파트에서 상기 제2 파트를 향하는 방향으로 상기 제2 파트를 개방시키는 배터리 모듈.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 파트는:
    상기 제2 파트에서 상기 제1 파트를 향하는 방향으로 상기 제3 파트를 개방시키는 제1 분리선; 그리고,
    상기 제1 파트에서 상기 제2 파트를 향하는 방향으로 상기 제3 파트를 개방시키는 제2 분리선을 포함하는 배터리 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 벤팅 커버는,
    상기 프레임의 상면에 결합되는 배터리 모듈.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 배터리 모듈을 포함하는 자동차.
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