JP7838112B2 - バッテリーモジュール、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

Description

本発明はバッテリーモジュール、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車に関し、より詳しくは、熱イベントに対する安全性が向上したバッテリーモジュール、このようなバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

本出願は、２０２２年１２月０８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１７０９０８号、及び２０２３年０３月２３日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００３８０１０号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

製品群に応じて適用しやすく、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯型機器だけでなく電気駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はハイブリッド自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を劇的に減少できるという主な利点だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全然発生しないという点で、環境に配慮し、エネルギー効率性を向上させるための新しいエネルギー源として注目されている。

現在広く使用されている二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーセルを直列に接続してバッテリーパックを構成することがある。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に応じて複数のバッテリーセルを並列接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの数を、求められる出力電圧又は充放電容量に応じて多様に設定することができる。

一方、複数のバッテリーセルを直列／並列に接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも１つのバッテリーセルを含むバッテリーモジュールをまず構成し、このような少なくとも１つのバッテリーモジュールを用いてその他構成要素を追加してバッテリーパックやバッテリーラックを構成する方法が一般的である。

ところが、このように複数の二次電池（バッテリーセル）又は複数のバッテリーモジュールが狭い空間に密集している場合、熱イベントに対して脆弱になる可能性がある。特に、いずれかのバッテリーセルで熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）などのイベントが発生した場合、高温のガスや火炎、熱などが生じる可能性がある。このようなガスや火炎、熱などが同一のバッテリーモジュール内に含まれた他のバッテリーセルに伝達される場合、熱伝播（ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）のような爆発的な連鎖反応状況が発生する可能性がある。また、このような連鎖反応は、当該バッテリーモジュールで火災や爆発などの事故を引き起こすだけでなく、他のバッテリーモジュールに対しても火災や爆発などを引き起こすおそれがある。

さらに、電気自動車などの中大型のバッテリーパックの場合、出力及び／又は容量を増加させるために多くの数のバッテリーセルとバッテリーモジュールが含まれるため、熱連鎖反応に対する危険性がさらに高まる可能性がある。これに加えて、電気自動車などに搭載されたバッテリーパックの場合、周辺に運転者などの利用者が存在する場合がある。したがって、特定のバッテリーモジュールで発生した熱イベントを適切に制御できず、連鎖反応が発生する場合、重大な物的損害だけでなく人命の損失まで引き起こすおそれがある。

これによって、熱イベントに対する安全性が向上したバッテリーモジュールを提供できる方法の模索が求められている。

したがって、本発明の目的は、熱イベントに対する安全性を向上させることができるバッテリーモジュール、及びこれを含むバッテリーパック及び自動車を提供することである。

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、以下に記載された発明の説明から当業者であれば明確に理解できるであろう。

上記目的を解決するために、本発明は、バッテリーモジュールであって、複数のバッテリーセルを含むセルアセンブリと、前記セルアセンブリを収容し、火炎やガスを排出するためのベント部が備えられるモジュールケースと、前記ベント部から離隔して前記モジュールケースに接続し、複数の前記バッテリーセルと電気的に接続され、前記モジュールケースにおける隣接する２つの方向から、前記バッテリーセルの電極リードが配置された前記セルアセンブリの一部分を覆うように構成されたバスバーアセンブリと、を含む、バッテリーモジュールを提供する。

また、望ましくは、前記バスバーアセンブリは、前記バッテリーセルの前記電極リードを通過させ、前記セルアセンブリと対向するバスバーフレームと、前記バスバーフレームの一面に備えられ、前記バッテリーセルの電極リードに接続するセンシングバスバーと、前記ベント部から離隔し、前記モジュールケースにおける前記バスバーフレームの一面と前記バスバーフレームに隣接する前記セルアセンブリの一部分とを覆うように構成されたバスバーカバーと、を含むことができる。

また、望ましくは、前記ベント部は、前記モジュールケースの上面に備えられ、前記バスバーカバーは、前記ベント部から離隔し、前記セルアセンブリの両側縁部の上端をカバーすることができる。

また、望ましくは、複数の前記バッテリーセルはそれぞれ、電極組立体と、前記電極組立体に接続し、前記センシングバスバーに接続する一対の電極リードと、前記電極組立体を収容するケースボディー、及び前記ケースボディーから延び、一対の前記電極リードを突出させるケーステラスを備えるセルケースと、を含み、前記バスバーカバーの一部は、複数の前記バッテリーセルの一対の前記電極リードが突出した前記ケーステラスの部分と前記モジュールケースとの間に配置され得る。

また、望ましくは、前記バスバーカバーは、前記バスバーフレームの一面を覆う第１カバーと、前記第１カバーから折り曲げられ、前記バスバーフレームに隣接する前記セルアセンブリの一部分を覆う第２カバーと、を含むことができる。

また、望ましくは、前記バスバーカバーは、耐火プラスチック素材から形成され得る。

また、望ましくは、前記バスバーカバーは、前記バスバーフレームにフック結合又はヒンジ結合し得る。

また、望ましくは、前記バスバーカバーは、前記バスバーフレームの上部にフック結合し得る。

また、望ましくは、前記バスバーカバーは、前記バスバーフレームの底部にヒンジ結合し得る。

また、本発明は、バッテリーパックであって、上述した実施形態に係るバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールを収容するパックケースと、を含む、バッテリーパックを提供する。

さらに、本発明は、自動車であって、上述した実施形態に係るバッテリーパックを含む、自動車を提供する。

以上のような様々な実施形態によって、熱イベントに対する安全性を向上させることができるバッテリーモジュール、及びこれを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。

具体的に、本発明の様々な実施形態に係るバスバーフレームの一面とバスバーフレームに隣接する前記セルアセンブリの一部分を覆うバスバーカバーによって、熱イベントによる熱暴走時の火炎による構造物の崩壊を一次的に防ぐことができる。

また、本発明の様々な実施形態に係るバスバーカバーによって、モジュールケースのベント部以外のバッテリーモジュールの両側面に備えられるセルアセンブリ及びバスバーアセンブリ付近におけるガスや火炎の噴出を防止し、ベント部側へのディレクショナルベントをガイドすることができる。

その他、本発明は様々な効果を有することができ、これについては各実施形態で説明するか、当業者が容易に類推できる効果などについては説明を省略する。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュールの斜視図である。 図１のバッテリーモジュールの部分的な分解斜視図である。 図１のバッテリーモジュールの側断面図である。 図２のバッテリーモジュールのバスバーアセンブリのバスバーカバーを説明するための図である。 図２のバッテリーモジュールのバスバーアセンブリのバスバーカバーを説明するための図である。 図１のバッテリーモジュールのバッテリーセルの熱イベント時におけるバスバーカバーによる火炎やガスの移動経路遮断メカニズムを説明するための図である。 図１のバッテリーモジュールのバッテリーセルの熱イベント時におけるバスバーカバーによる火炎やガスの移動経路遮断メカニズムを説明するための図である。 図１のバッテリーモジュールのバッテリーセルの熱イベント時におけるバスバーカバーによる火炎やガスの移動経路遮断メカニズムを説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係るバスバーアセンブリのバスバーカバーを説明するための図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバスバーアセンブリのバスバーカバーを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る自動車を説明するための図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されるものである。

したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。

一方、本明細書では上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語が使用されるが、これらの用語は説明の便宜上のものであり、対象となる物体の位置や観察者の位置などによって変わり得ることは本発明の当業者に自明である。

図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーモジュール１０の斜視図であり、図２は、図１のバッテリーモジュール１０の部分的な分解斜視図であり、図３は、図１のバッテリーモジュール１０の側断面図である。

図１から図３を参照すると、バッテリーモジュール１０は、セルアセンブリ１００、モジュールケース２００及びバスバーアセンブリ３００を含むことができる。

前記セルアセンブリ１００は、複数のバッテリーセル１１０を含むことができる。複数の前記バッテリーセル１１０はそれぞれ、パウチ型二次電池として設けられ、互いに積層されて前記セルアセンブリ１００を構成することができる。それぞれのバッテリーセル１１０の具体的な構成は、以下の関連説明でより詳しく検討する。一方、前記セルアセンブリ１００は、図示されてはいないが、前記バッテリーセル１１０の間に備えられる冷却フィンや前記バッテリーセル１１０のセルスウェリング現象を制御するための圧縮パッドなどをさらに含んで構成され得る。

前記モジュールケース２００は、前記セルアセンブリ１００を収容することができる。このために、前記モジュールケース２００には、前記セルアセンブリ１００を収容できる所定の収容空間が設けられ得る。

前記モジュールケース２００には、火炎やガスを排出するためのベント部２０５を備えることができる。このような前記ベント部２０５は、前記高温のガスや火炎などを排出できるように所定温度や所定圧力以上で破断又は溶融し得る。前記ベント部２０５は、バッテリーセル１１０の熱イベント、例えば、バッテリーセル１１０の過熱などによる熱暴走状況が発生したとき、過熱されたバッテリーセル１１０から噴出される高温のガスや火炎、パーティクルなどを前記モジュールケース２００の外部に排出するためのものであり、前記熱イベント発生したとき、前記モジュールケース２００から破断又は溶融して前記モジュールケース２００の外により迅速にベントガスのような高温のガスや火炎などを排出することができる。

前記バスバーアセンブリ３００は、前記セルアセンブリ１００の複数の前記バッテリーセル１１０の電圧をセンシングするためのものであり、複数の前記バッテリーセル１１０と電気的に接続し得る。本実施形態において、前記バスバーアセンブリ３００は、前記モジュールケース２００の両側（Ｘ軸方向）に備えられ得る。

前記バスバーアセンブリ３００は、前記ベント部２０５から離隔して前記モジュールケース２００に接続し得る。また、前記バスバーアセンブリ３００は、前記モジュールケース２００の間で前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３が配置された前記セルアセンブリ１００の一部分を隣接する２つの方向から覆うように構成され得る。

前記バッテリーセル１１０において電極リード１１３が配置される部分では、パウチ型二次電池特有の形状により、所定の段差が存在することになる。このような段差は、後述するバッテリーセル１１０の構成で検討するが、これはバッテリーセル１１０の外観を形成するセルケース１１５のケースボディー１１７とケーステラス１１９との間の高さ差によるものである。ケーステラス１１９の場合、電極リード１１３を前記セルケース１１５の外に突出させ、熱融着などでシールすることによって、電極組立体１１１を収容するケースボディー１１７とは所定の段差を有するようになる。このような前記ケースボディー１１７と前記ケーステラス１１９との段差によって、前記セルアセンブリ１００において前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３が配置される一部分には、前記段差による所定空間Ｓ１（図８を参照）が形成される。

前記熱イベントが発生したとき、前記所定空間Ｓ１（図８を参照）は、前記ガスや火炎、パーティクルなどの対流作用を促進し得る。これによって、前記モジュールケース２００の前記ベント部２０５でなく、前記所定空間Ｓ１に近い前記モジュールケース２００の部分で意図しない前記ガスや火炎、パーティクルなどの外部への噴出が生じる可能性がある。

本発明の前記バスバーアセンブリ３００は、前記モジュールケース２００の間において、前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３が配置された前記セルアセンブリ１００の一部分を隣接する２つの方向から覆うように構成されることによって、前記熱イベントが発生したとき、前記所定空間Ｓ１における対流作用によって引き起こされた前記ガスや火炎、パーティクルなどの移動を、前記モジュールケース２００よりも優先的に遮断することができる。

これによって、本発明のこのような前記バスバーアセンブリ３００により、前記所定空間Ｓ１、すなわち、前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３が配置された前記セルアセンブリ１００の一部分における前記ガスや火炎、パーティクルなどの移動経路を前記モジュールケース２００よりも先に一次的に遮断することによって、前記モジュールケース２００の前記ベント部２０５でなく、前記モジュールケース２００の他の部分における前記ガスや火炎、パーティクルなどの外部への噴出を効果的に防止することができる。

また、本発明のこのような前記バスバーアセンブリ３００により、前記熱イベントが発生したときに前記ガスや火炎、パーティクルなどの前記ベント部２０５側への円滑な移動をガイドし、特定の方向へのディレクショナルベントを効果的に誘導することができる。一方、前記ディレクショナルベントに対しては下記の関連説明でより詳しく検討する。

以下、このような本実施形態に係る前記バスバーアセンブリ３００に対してさらに詳しく検討する。

前記バスバーアセンブリ３００は、バスバーフレーム３１０、センシングバスバー３３０及びバスバーカバー３５０を含むことができる。

前記バスバーフレーム３１０は、前記セルアセンブリ１００と対向するように配置され得る。このような前記バスバーフレーム３１０は、前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３を通過させることができる。前記電極リード１１３を通過させるために、前記バスバーフレーム３１０は、所定の開口及び幅を有するリードスロット３１３を備えることができる。また、前記リードスロット３１３は、前記電極リード１１３の数に対応する数で備えられ得る。前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３は、対応するリードスロット３１３を通過した後、前記セルアセンブリ１００と対向する面とは反対面で後述するセンシングバスバー３３０に接続し得る。

前記センシングバスバー３３０は、前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３に接続し得る。前記センシングバスバー３３０は、前記バスバーフレーム３１０の一面に備えられ得る。前記バスバーフレーム３１０の一面は、前記セルアセンブリ１００と対向する面とは反対側に位置する面であり得る。前記電極リード１１３は、前記リードスロット３１３を通過した後に折り曲げられ、前記センシングバスバー３３０とレーザー溶接などにより互いに接続し得る。

前記バスバーカバー３５０は、前記モジュールケース２００の間で前記バスバーフレーム３１０の一面と前記バスバーフレーム３１０に隣接する前記セルアセンブリ１００の一部分を覆うように構成され得る。ここで、前記モジュールケース２００の間で前記バスバーフレーム３１０の一面と前記バスバーフレーム３１０に隣接する前記セルアセンブリ１００の一部分は、前記モジュールケース２００の間で前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３が配置された前記セルアセンブリ１００の一部分であり得る。前記セルアセンブリ１００において、前記バスバーフレーム３１０に隣接する部分で後述する前記セルケース１１５のケーステラス１１９が配置され、前記センシングバスバー３３０との接続のために前記バスバーフレーム３１０の一面の外に前記バッテリーセル１１０の前記電極リード１１３の端部が露出されるためである。

このように、本発明の一実施形態において、前記バスバーカバー３５０により、前記対流現象による前記ガスや火炎、パーティクルなどの噴出物の移動を優先的に遮断し、このような前記噴出物を前記モジュールケース２００の前記ベント部２０５側に誘導することで、前記ディレクショナルベントをガイドすることができる。

以下、上述した本発明の前記ディレクショナルベントに対してより詳しく検討する。

本発明の前記バッテリーモジュール１０は、トップベント（Ｔｏｐ Ｖｅｎｔｉｎｇ）構造であり、バッテリーセル１１０の上端（＋Ｚ軸方向）を介したディレクショナルベント構造を有する。このようなトップベントのために、前記セルアセンブリ１００のバッテリーセル１１０の上側に、所定温度や所定圧力以上で破断又は溶融するセルベント部を備えることができる。また、前記バッテリーモジュール１０の上側（＋Ｚ軸方向）には、前記バッテリーモジュール１０の上側（＋Ｚ軸方向）に排出されるガス、火炎やパーティクルなどの噴出物Ｇ（図７を参照）を制御できる火災鎭圧や消火作用に関する構成部品などが設けられ得る。

前記モジュールケース２００の前記ベント部２０５は、前記上部ディレクショナルベントのために、前記モジュールケース２００の上面に備えられ得る。具体的に、前記ベント部２０５は、前記モジュールケース２００の上面中央付近に備えられ、単数又は複数備えられ得る。以下、本実施形態においては、前記ベント部２０５が前記モジュールケース２００の上面中央付近に複数備えられることに限定して説明する。

前記バスバーカバー３５０は、前記ベント部２０５から離隔し、前記セルアセンブリ１００の両側（＋Ｘ軸方向）縁部の上端をカバーすることができる。したがって、本発明の前記バスバーカバー３５０は、前記モジュールケース２００内で前記セルアセンブリ１００の両側縁部の上端をカバーし、前記モジュールケース２００の両側縁部（Ｘ軸方向）側へのガスなどの噴出物の移動を遮断するとともに、前記ガスなどの噴出物を前記モジュールケース２００の上面中央付近の前記ベント部２０５側に集中的に誘導することができる。

したがって、本実施形態に係る前記バスバーカバー３５０により、前記トップベント構造で設けられる前記モジュールケース２００のベント部２０５側への前記ガスなどの噴出物の誘導噴出を効果的にガイドすることができる。

以下、前記セルアセンブリ１００の前記パウチ型二次電池として設けられる複数の前記バッテリーセル１１０に対してより詳しく検討する。

複数の前記バッテリーセル１１０は、それぞれ電極組立体１１１、一対の電極リード１１３及びセルケース１１５を含むことができる。

前記電極組立体１１１は、正極板、負極板及びセパレーターなどから構成され得る。前記電極組立体１１１は周知であるため、以下では詳細な説明を省略する。

一対の前記電極リード１１３は、前記電極組立体１１１に接続し、後述するセルケース１１５の外に所定の長さに突出し得る。このような一対の前記電極リード１１３は、前記バスバーアセンブリ３００との電気的接続のために前記センシングバスバー３３０に接続し得る。

前記セルケース１１５は、前記バッテリーセル１１０の外観を形成し、前記電極組立体１１１と前記電極リード１１３の一部を収容することができる。このような前記セルケース１１５は、ケースボディー１１７及びケーステラス１１９を含むことができる。

前記ケースボディー１１７は、前記電極組立体１１１及び前記電極リード１１３の一部分を収容することができる。このために、前記ケースボディー１１７には、前記電極組立体１１１及び前記電極リード１１３の一部分を収容できる収容空間が設けられ得る。

前記ケーステラス１１９は、前記ケースボディー１１７から延び、一対の前記電極リード１１３を前記ケーステラス１１９の外に所定の長さに突出させることができる。前記ケーステラス１１９は、前記セルケース１１５をシールするための部分であり、熱融着などによりシールされ、前記ケースボディー１１７の内部を密封することができる。これによって、前記ケーステラス１１９と前記ケースボディー１１７は、上記で検討したように、互いに所定の段差を有することになる。これによって、前記セルアセンブリ１００において前記バッテリーセル１１０の電極リード１１３が突出する前記ケーステラス１１９側には、前記ケースボディー１１７との段差による所定空間Ｓ１（図８を参照）が形成され得る。

前記バスバーカバー３５０の一部は、複数の前記バッテリーセル１１０の一対の前記電極リード１１３が突出した前記ケーステラス１１９の部分と前記モジュールケース２００との間に配置され得る。言い換えれば、前記バスバーカバー３５０の一部は、前記ケースボディー１１７と前記ケーステラス１１９との段差による所定空間Ｓ１（図８を参照）と前記モジュールケース２００との間に配置され得る。さらに具体的に、前記バスバーカバー３５０の一部は、前記モジュールケース２００の上側縁部の内壁に配置され、前記所定空間Ｓ１（図８を参照）をカバーできるように設けられ得る。

したがって、本発明の一実施形態において、前記バスバーカバー３５０により、前記バッテリーセル１１０で熱イベントが発生したとき、前記所定空間Ｓ１（図８を参照）で対流作用によって上昇する前記バッテリーセル１１０から噴出された高温のガスや火炎、パーティクルなどの噴出物を、前記モジュールケース２００より先に優先的に遮断することができる。これによって、本発明の一実施形態において、前記バスバーカバー３５０によって、前記所定空間Ｓ１（図８を参照）内での対流作用により引き起こされる前記噴出物の前記モジュールケース２００の上端縁部外への噴出の危険を効果的に防止することができる。

以下、このような本実施形態に係る前記バスバーカバー３５０に対してさらに具体的に検討する。

図４及び図５は、図２のバッテリーモジュール１０のバスバーアセンブリ３００のバスバーカバー３５０を説明するための図である。

図４、図５及び前記図１から図３を参照すると、前記バスバーカバー３５０は、第１カバー３５２及び第２カバー３５６を含むことができる。

前記第１カバー３５２は、前記バスバーフレーム３１０の一面を覆うことができる。このような前記第１カバー３５２は、前記バスバーフレーム３１０の一面をすべてカバー可能な面積を有することができる。

前記第２カバー３５６は、前記第１カバー３５２から一体に延び、前記第１カバー３５２から略垂直に折り曲げられて形成され得る。これによって、前記バスバーカバー３５０は、一体型構造として略Ｌ字状を有し得る。前記第２カバー３５６は、前記バスバーフレーム３１０に隣接する前記セルアセンブリ１００の一部分を覆うことができる。

このように、本発明の一実施形態に係る前記バスバーカバー３５０は、このような前記第１カバー３５２と前記第２カバー３５６の一体型折り曲げ構造で設けられ、１つの部材として、前記バスバーフレーム３１０、及び前記バスバーフレーム３１０に隣接する前記セルアセンブリ１００の一部分の両方をカバーすることができる。

一方、前記バスバーカバー３５０は、前記バスバーフレーム３１０にフック結合し得る。具体的に、前記バスバーカバー３５０は、前記バスバーフレーム３１０の上部にフック結合し得る。このような前記フック結合のために、前記バスバーカバー３５０には結合フック３５５が設けられ得る。前記結合フック３５５は、前記第２カバー３５６の底部の内面に形成され、一対で設けられ、互いに所定距離離隔して配置され得る。また、前記バスバーフレーム３１０には、一対の前記結合フック３５５が係合する一対のフック孔３１５が形成され得る。前記結合フック３５５は、前記フック孔３１５と結合した後、前記フック孔３１５から容易に外れないように、前記第２カバー３５６の端部から所定距離離隔した前記第１カバー３５２との折曲部分の近くに形成され得る。

このように、本発明の一実施形態において、前記フック結合により、前記バスバーカバー３５０と前記バスバーフレーム３１０とを互いに連結でき、前記バスバーカバー３５０と前記バスバーフレーム３１０との結合構造を簡素化することで、組立工程の効率を向上させることができる。

前記バスバーカバー３５０は、耐火プラスチック素材から形成され得る。具体的に、前記バスバーカバー３５０は、耐火素材を含むプラスチック射出物で設けられ得る。このような前記バスバーカバー３５０により、前記バッテリーモジュール１０の耐火性を向上させることができるとともに、前記バスバーカバー３５０の追加による重さ増加を最小化できるため、前記バッテリーモジュール１０の軽量化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態において、前記バスバーフレーム３１０も前記バスバーカバー３５０と同じ材料で設けられ得る。すなわち、前記バスバーフレーム３１０も耐火素材を含むプラスチック射出物で設けられ得る。したがって、本発明の一実施形態において、前記バスバーアセンブリ３００全体の耐火性を向上させることができるとともに、前記バスバーアセンブリ３００構造の軽量化を図り、バッテリーモジュール１０全体の重さも減らすことができる。さらに、本発明の一実施形態において、前記バスバーフレーム３１０と前記バスバーカバー３５０とを同一の素材及び製作方式で設けることによって、バッテリーモジュール１０全体の組立工程を簡素化し、工程全体の効率を大幅に高めることができる。

以下では、本発明の一実施形態に係る前記バスバーカバー３５０を用いた火炎やガスなどの移動経路遮断メカニズムに対してさらに具体的に検討する。

図６から図８は、図１のバッテリーモジュール１０のバッテリーセル１１０で熱イベントが発生したとき、バスバーカバー３５０を用いた火炎やガスの移動経路遮断メカニズムを説明するための図である。

図６から図８を参照すると、前記バッテリーモジュール１０で熱イベントが発生したとき、前記セルアセンブリ１００の少なくとも一部のバッテリーセル１１０で高温の火炎、ガスやパーティクルなどの噴出物Ｇが発生することがある。このような高温の火炎、ガスやパーティクルなどの噴出物Ｇが前記モジュールケース２００内に滞留し続けると、熱暴走によってバッテリーモジュール１０全体の爆発などの深刻な危険状況が発生するおそれがある。したがって、このような熱イベント時に発生した高温の前記火炎、ガスやパーティクルなどの噴出物Ｇを前記モジュールケース２００の外側に迅速に排出する必要がある。ただし、前記噴出物Ｇの排出方向がそれぞれ異なる場合も危険であるため、前記噴出物Ｇの排出方向を制御することも重要である。本発明では、前記モジュールケース２００の上面中央付近に設けられるベント部２０５を介して、前記噴出物Ｇを前記モジュールケース２００の上側中央部分側へのみ排出することができる。

しかしながら、前記セルアセンブリ１００の前記セルケース１１５の前記ケースボディー１１７と前記ケーステラス１１９との間の段差による所定空間Ｓ１における対流作用によって、前記高温の火炎、ガスやパーティクルなどの噴出物Ｇが前記モジュールケース２００の両側縁部の部分に移動することがある。このとき、前記バスバーカバー３５０は、前記所定空間Ｓ１で前記モジュールケース２００よりも優先的に前記噴出物Ｇをブロッキングし、前記モジュールケース２００の両側縁部側への前記噴出物Ｇの移動を効果的に防止することができる。また、前記バスバーカバー３５０により前記噴出物Ｇの前記モジュールケース２００の両側縁部側への移動が阻止されるため、前記噴出物Ｇの移動方向を相対的に前記ベント部２０５が備えられた前記モジュールケース２００の上面中央側に誘導することができる。したがって、本発明の一実施形態に係る前記バスバーカバー３５０によって、前記噴出物Ｇの前記モジュールケース２００の上面中央側への誘導噴出をガイドすることができる。

一方、前記所定空間Ｓ１の前記噴出物Ｇは、前記バスバーフレーム３１０の前記リードスロット３１３を介して前記バスバーフレーム３１０の一面の外に移動することがある。すなわち、前記噴出物Ｇは、対流作用により、図８に開示された前記バスバーフレーム３１０の一面の上部の所定空間Ｓ２に移動することもある。本発明の一実施形態に係る前記バスバーカバー３５０は、前記バスバーフレーム３１０の一面もカバーするため、前記バスバーフレーム３１０の一面の上部の所定空間Ｓ２側に移動した噴出物Ｇも前記モジュールケース２００よりも優先的にブロッキングすることができる。

結局、本発明の一実施形態に係る前記バスバーカバー３５０は、前記モジュールケース２００の両側縁部の領域において、前記対流作用によって上昇する高温のガスや火炎、パーティクルなどの噴出物Ｇを前記モジュールケース２００よりも優先的に遮断することで、前記モジュールケース２００の両側縁部の部分における噴出物Ｇの外部への排出可能性を大幅に低減することができる。

図９は、本発明の他の実施形態に係るバスバーアセンブリ５００のバスバーカバー５５０を説明するための図である。

本実施形態に係る前記バスバーアセンブリ５００は、上記実施形態の前記バスバーアセンブリ３００と類似するため、上記実施形態と実質的に同一又は類似の構成については重複する説明を省略し、以下では上記の実施形態との相違点を中心に検討する。

図９を参照すると、前記バスバーアセンブリ５００は、バスバーフレーム５１０、センシングバスバー５３０及びバスバーカバー５５０を含むことができる。

前記バスバーフレーム５１０は、後述するバスバーカバー５５０とヒンジ結合し得る。このようなヒンジ結合構造に対しては、下記バスバーカバー５５０の関連説明で詳しく検討する。

前記センシングバスバー５３０は、上記実施形態の前記センシングバスバー３３０と類似するため、以下では重複する説明を省略する。

前記バスバーカバー５５０は、前記バスバーフレーム５１０とヒンジ結合し得る。具体的に、前記バスバーカバー５５０は、前記バスバーフレーム５１０の底部にヒンジ結合し得る。

以下、ヒンジ結合に関する前記バスバーカバー５５０の構造に対してより詳しく検討する。

前記バスバーカバー５５０は、第１カバー５５２及び第２カバー５５６を含むことができる。前記第１カバー５５２の底部にヒンジ部５５５を備えることができる。前記ヒンジ部５５５は、前記第１カバー５５２を前記バスバーフレーム５１０から回動可能に接続することができる。前記第２カバー５５６は、上記実施形態のように、前記第１カバー５５２から折り曲げられて延び得る。

このように、前記バスバーカバー５５０は、ヒンジ結合構造により、前記バスバーフレーム５１０に接続することもできる。このような前記ヒンジ結合構造、及び前記バスバーカバー５５０と前記バスバーフレーム５１０との相互結合構造を簡素化することで、組立工程作業の便宜性を高めることができる。

図１０は、本発明のまた他の実施形態に係るバスバーアセンブリ６００のバスバーカバー６５０を説明するための図である。

本実施形態に係る前記バスバーアセンブリ６００は、上記実施形態の前記バスバーアセンブリ３００と類似するため、上記実施形態と実質的に同一又は類似の構成については重複する説明を省略し、以下では上記の実施形態との相違点を中心に検討する。

図１０を参照すると、前記バスバーアセンブリ６００は、バスバーフレーム６１０、センシングバスバー６３０及びバスバーカバー６５０を含むことができる。

前記バスバーフレーム６１０及び前記センシングバスバー６３０は、上記実施形態と類似するため、以下では重複する説明を省略する。

前記バスバーカバー６５０は、第１カバー６５２、第２カバー６５６及び第３カバー６５８を含むことができる。本発明の一実施形態に係る前記バスバーカバー６５０は、上記実施形態とは異なり、前記第３カバー６５８を備えることができる。前記第３カバー６５８は、前記第１カバー６５２の底部から折り曲げられ、前記モジュールケース２００の内面に備えられ得る。このような前記第３カバー６５８は、前記第１カバー６５２と平行に前記第１カバー６５２と同じ長さを有することができる。結局、前記第１カバー６５２の上端部では、前記第２カバー６５６が所定の長さに折り曲げられて延び、前記第１カバー６５２の下端部では、前記第３カバー６５８が所定の長さに折り曲げられて延びて形成され得る。このような前記第１カバー６５２から第３カバー６５８の構造によりＵ字状の構造を形成することができる。

このような前記バスバーカバー６５０は、前記バスバーフレーム６１０を内部に挿入して前記モジュールケース２００の内面に嵌合することができる。したがって、本発明の一実施形態において、前記バスバーカバー６５０と前記バスバーフレーム６１０との結合構造をより簡素化することができる。

また図１から図３を参照すると、前記バッテリーモジュール１０は、エンドプレート４００を含むことができる。

前記エンドプレート４００は、一対で備えられ、前記バスバーアセンブリ３００をカバーして前記モジュールケース２００の両側端部に接続し得る。このような一対の前記エンドプレート４００は、前記モジュールケース２００とともに前記バッテリーモジュール１０の外観を形成することができる。また、一対の前記エンドプレート４００には、前記バスバーアセンブリ３００と外部電装部品などとの接続のためのターミナル端子などの構成部品が設けられ得る。

図１１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１を説明するための図であり、図１２は、本発明の一実施形態に係る自動車Ｖを説明するための図である。

図１１及び図１２を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１は、上記実施形態に係る少なくとも１つ又はそれ以上の複数の前記バッテリーモジュール１０、及び前記バッテリーモジュール１０を収容するパックケース５０を含むことができる。

このような前記バッテリーパック１は、前記バッテリーモジュール１０を制御するＢＭＳなどの電装部品や前記バッテリーモジュール１０の冷却のためのヒートシンクなどの冷却ユニットをさらに含むことができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１は、本発明の出願時点に公知のバッテリーパック１の他の様々な構成要素をさらに含むことができる。例えば、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１は、電流センサ、ヒューズ及びサービスプラグなどの構成要素をさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係る自動車Ｖは、本発明によるバッテリーパック１を１つ以上含むことができる。また、本発明の一実施形態に係る自動車Ｖは、このようなバッテリーパック１以外に、自動車に含まれる他の様々な構成要素などをさらに含むことができる。例えば、本発明の一実施形態に係る自動車Ｖは、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１以外に、車体やモータ、ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）などの制御装置などをさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック１は、前記自動車Ｖ以外にも、二次電池を用いるエネルギー貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などその他装置や機構及び設備などに備えられることも可能なことは言うまでもない。

以上のように、本発明の一実施形態に係る前記バッテリーパック１及び前記自動車Ｖは、上記実施形態の前記バッテリーモジュール１０を含むため、前記バッテリーパック１及び前記自動車Ｖ単位でも、上述した熱イベントに対する安全性を確保することができる。

以上のような様々な実施形態によって、熱イベントに対する安全性を向上させることができるバッテリーモジュール１０、及びこれを含むバッテリーパック１及び自動車Ｖを提供することができる。

以上、本発明の望ましい実施形態に対して図示及び説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって種々の変形実施が可能であることはもちろん、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見通しから個別に理解されてはならない。

１ バッテリーパック
１０ バッテリーモジュール
５０ パックケース
１００ セルアセンブリ
１１０ バッテリーセル
１１１ 電極組立体
１１３ 電極リード
１１５ セルケース
１１７ ケースボディー
１１９ ケーステラス
２００ モジュールケース
２０５ ベント部
３００ バスバーアセンブリ
３１０ バスバーフレーム
３１３ リードスロット
３１５ フック孔
３３０ センシングバスバー
３５０ バスバーカバー
３５２ 第１カバー
３５５ 結合フック
３５６ 第２カバー
４００ エンドプレート
５００ バスバーアセンブリ
５１０ バスバーフレーム
５３０ センシングバスバー
５５０ バスバーカバー
５５２ 第１カバー
５５５ ヒンジ部
５５６ 第２カバー
６００ バスバーアセンブリ
６１０ バスバーフレーム
６３０ センシングバスバー
６５０ バスバーカバー
６５２ 第１カバー
６５６ 第２カバー
６５８ 第３カバー
Ｇ 噴出物
Ｓ１ 所定空間
Ｓ２ 所定空間
Ｖ 自動車

Claims (11)

1. 複数のバッテリーセルを含むセルアセンブリと、
   前記セルアセンブリを収容し、火炎またはガスを排出するためのベント部が備えられるモジュールケースと、
   前記ベント部から離隔して前記モジュールケースに接続されるバスバーアセンブリであって、複数の前記バッテリーセルと電気的に接続されているバスバーアセンブリと、
   を含んでなるバッテリーモジュールにおいて、
   前記バスバーアセンブリは、一体型に折り曲げられた構造を有し、前記モジュールケースにおける隣接する２つの方向から、前記バッテリーセルの電極リードが配置された前記セルアセンブリの一部分を覆うように構成されているバスバーカバーを備えている、バッテリーモジュール。
2. 前記バスバーアセンブリは、
   前記バッテリーセルの前記電極リードを通過させ、前記セルアセンブリと対向するバスバーフレームと、
   前記バスバーフレームの一面に備えられ、前記バッテリーセルの電極リードに接続するセンシングバスバーと、
   をさらに含み、
   前記バスバーカバーは、前記ベント部から離隔し、前記モジュールケースにおける前記バスバーフレームの一面と前記バスバーフレームに隣接する前記セルアセンブリの一部分とを覆うように構成されている、請求項１に記載のバッテリーモジュール。
3. 前記ベント部は、
   前記モジュールケースの上面に備えられ、
   前記バスバーカバーは、
   前記ベント部から離隔し、前記セルアセンブリの両側縁部の上端をカバーする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
4. 複数の前記バッテリーセルはそれぞれ、
   電極組立体と、
   前記電極組立体に接続し、前記センシングバスバーに接続する一対の電極リードと、
   前記電極組立体を収容するケースボディー、及び前記ケースボディーから延び、一対の前記電極リードを突出させるケーステラスを備えるセルケースと、を含み、
   前記バスバーカバーの一部は、
   複数の前記バッテリーセルの一対の前記電極リードが突出した前記ケーステラスの部分と前記モジュールケースとの間に配置されている、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
5. 前記バスバーカバーは、
   前記バスバーフレームの一面を覆う第１カバーと、
   前記第１カバーから折り曲げられ、前記バスバーフレームに隣接する前記セルアセンブリの一部分を覆う第２カバーと、を含む、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
6. 前記バスバーカバーは、
   耐火プラスチック素材から形成されている、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
7. 前記バスバーカバーは、
   前記バスバーフレームにフック結合又はヒンジ結合している、請求項２に記載のバッテリーモジュール。
8. 前記バスバーカバーは、
   前記バスバーフレームの上部にフック結合している、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
9. 前記バスバーカバーは、
   前記バスバーフレームの底部にヒンジ結合している、請求項７に記載のバッテリーモジュール。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーモジュールと、
    前記バッテリーモジュールを収容するパックケースと、を含む、バッテリーパック。
11. 請求項１０に記載のバッテリーパックを含む、自動車。