WO2021085911A1 - 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치 Download PDF

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module, a battery rack including such a battery module, and a power storage device.
  • Secondary batteries with high ease of application and high energy density according to product group are not only portable devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency improvement in that they do not generate any by-products from the use of energy as well as the primary advantage of being able to drastically reduce the use of fossil fuels.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack may be variously set according to a required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using at least one battery module. It is common to construct a battery pack or battery rack.
  • a water-cooled or air-cooled cooling unit may be provided for cooling the battery module.
  • the cooling unit of the battery module of the air-cooled structure generally includes a cooling air supply unit and a cooling air discharge unit. Meanwhile, when a high temperature situation occurs due to abnormal heat generation of at least one of the battery cells, a high temperature gas and flame may be generated inside the battery module.
  • the high-temperature gas and internal flame are generated due to abnormal heat generation of at least one battery cell inside the module, the high-temperature gas is quickly discharged to the outside and the internal flame can be prevented from leaking to the outside.
  • the search for a plan is requested.
  • an object of the present invention is to provide a battery module capable of quickly discharging a high-temperature gas to the outside when a high-temperature gas is generated inside a module case due to abnormal heat generation of at least one battery cell, and a battery rack including such a battery module. And a power storage device.
  • another object of the present invention is a battery module capable of preventing external leakage of the internal flame when a flame is generated inside the module case due to abnormal heat generation of at least one battery cell, a battery rack including such a battery module, and power It is to provide a storage device.
  • the present invention provides a battery module, comprising: a plurality of battery cells; A module case accommodating the plurality of battery cells and having internal cooling passages provided on both sides of the plurality of battery cells; Venting openings provided on both side surfaces of the module case; A sheet member mounted on both sides of the module case to cover the venting opening, and opening the venting opening while melting at a predetermined temperature or higher; And a blocking bracket spaced apart from the seat member by a predetermined distance and mounted on inner walls of both side surfaces of the module case.
  • a plurality of venting openings may be provided, and may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the length direction of the module case.
  • the sheet member may have a predetermined length along the length direction of the module case, and may have a size to cover all venting openings provided on each side of the module case.
  • the venting opening may be provided in a mesh shape.
  • the blocking bracket may include a bracket base mounted on both inner walls of the module case; And a bracket block extending from the bracket base and disposed to be spaced apart from the venting opening by a predetermined distance.
  • the bracket block may be provided with a size to cover the venting opening.
  • the bracket block may be disposed to face the plurality of battery cells.
  • the sheet member may be mounted on inner walls of both side surfaces of the module case.
  • the present invention as a battery rack, at least one battery module according to the above-described embodiments; And a rack case accommodating the at least one battery module.
  • the present invention provides a power storage device, comprising: at least one battery rack according to the above-described embodiment.
  • a battery module capable of rapidly discharging the high-temperature gas to the outside when a high-temperature gas is generated in the module case due to abnormal heat generation of at least one battery cell, including the battery module.
  • Battery racks and power storage devices can be provided.
  • a battery module capable of preventing leakage of the internal flame to the outside, a battery including such a battery module Racks and power storage devices can be provided.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a main part of the outer portion of the module case of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view for explaining a main part of an inner part of the module case of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 5 and 6 are views for explaining a state when the battery module of FIG. 1 is cooled.
  • FIG. 7 is a view for explaining a state when a high-temperature gas and an internal flame are generated according to an abnormal situation of the battery module of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a view for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view for explaining a battery module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the battery module of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of an outer part of the module case of the battery module of FIG. 1
  • FIG. 4 is a view for explaining a main part of an inner part of a module case of the battery module of FIG. 1.
  • the battery module 10 includes a battery cell 100, a module case 200, a cooling air supply unit 300, a cooling air discharge unit 400, a venting opening 500, and a sheet.
  • a member 600 and a blocking bracket 700 may be included.
  • the battery cell 100 is a secondary battery, and may be provided as a pouch-type secondary battery, a prismatic secondary battery, or a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell 100 will be described as being limited to a pouch-type secondary battery.
  • a plurality of such battery cells 100 may be provided.
  • the plurality of battery cells 100 may be disposed to be stacked on each other so as to be electrically connected to each other.
  • the module case 200 may accommodate the plurality of battery cells 100. To this end, an accommodation space for accommodating the plurality of battery cells 100 may be provided in the module case 200.
  • the module case 200 may include an internal cooling passage 250.
  • the internal cooling passage 250 may be provided on both sides of the plurality of battery cells 100 in the module case 200.
  • the internal cooling passage 250 may be disposed to be in communication with the cooling air supply unit 300 and the cooling air discharge unit 400 provided in an air cooling type to be described later.
  • the cooling air supply unit 300 may be provided at one side of the module case 200, specifically, in front of the module case 200, and may provide the cooling air toward the internal cooling passage 250.
  • the cooling air supply unit 300 may be provided with a cooling supply fan unit for facilitating supply of cooling air to the internal cooling passage 250 in the module case 200.
  • the cooling air discharge unit 400 is provided on the other side of the module case 200, specifically, at the rear of the module case 200, and transfers the cooling air inside the internal cooling channel 250 to the module case. (200) can be discharged outside.
  • the cooling air discharge unit 400 may be provided with a cooling discharge fan unit for facilitating discharge of the cooling air at the side of the internal cooling passage 250 inside the module case 200.
  • the cooling air discharge unit 400 may be disposed diagonally to the cooling air supply unit 300 in a front-rear direction of the module case 200. Accordingly, the cooling air may flow more smoothly in the entire interior of the module case 200.
  • the venting opening 500 faces the internal cooling passage 250 of the module case 200 and may be provided on both side surfaces of the module case 200.
  • a plurality of the venting openings 500 may be provided, and may be spaced apart from each other by a predetermined distance along the length direction of the module case 200.
  • the plurality of venting openings 500 may be provided in a mesh shape. This is to guide the flame outflow prevention when an internal flame occurs inside the module case 200.
  • the sheet member 600 may be provided in a pair and mounted on both sides of the module case 200 to cover the venting opening 500. Specifically, the pair of sheet members 600 may be mounted on inner walls of both side surfaces of the module case 200.
  • the pair of sheet members 600 are provided to have a predetermined length along the length direction of the module case 200 and cover all of the venting openings 500 provided on each side of the module case 200. I can.
  • the pair of sheet members 600 may open the venting opening 500 while melting at a predetermined temperature or higher. Specifically, the pair of sheet members 600 seals all of the at least one of the plurality of venting openings 500 under a predetermined temperature, and in the present embodiment, and melts the plurality of venting openings at a predetermined temperature or higher. At least one of the openings 500 may be at least partially opened.
  • the pair of sheet members 600 may be made of a film or foam material that is susceptible to high temperatures above a predetermined temperature.
  • the pair of sheet members 600 may be melted at a high temperature of a predetermined temperature or higher.
  • the blocking bracket 700 may be spaced apart from the seat member 600 by a predetermined distance, and may be mounted on inner walls of both side surfaces of the module case 200.
  • the blocking bracket 700 may be provided in plural.
  • Each of the plurality of blocking brackets 700 may include a bracket base 710 and a bracket block 730.
  • the bracket base 710 may be mounted on inner walls of both sides of the module case 200. In this way, the bracket base 710 may be fixed to the module case 200 by welding or screw coupling to inner walls of both sides of the module case 200.
  • the bracket block 730 extends from the bracket base and may be disposed a predetermined distance apart from the venting opening 500 and the seat member 600.
  • the bracket block 730 may be provided to cover the venting opening 500.
  • the bracket block 730 may be disposed in the internal cooling passage 250 inside the module case 200 and may be disposed to face the plurality of battery cells 100 and the seat member 600, respectively. .
  • FIG. 5 and 6 are views for explaining a state when the battery module of FIG. 1 is cooled.
  • the cooling air supply unit 300 supplies cooling air for cooling the battery cells 100 from the outside of the module case 200 to the module. It can be introduced into the case 200.
  • the cooling air introduced into the module case 200 may then cool the battery cells 100 while flowing through the internal cooling passage 250 of the module case 200.
  • the cooling air may flow in a space between the seat member 600 and the blocking bracket 700 on the internal cooling passage 250 and a space between the battery cells 100 and the blocking bracket 700. have. Thereafter, the cooling air that has cooled the battery cells 100 may pass out of the module case 200 through the cooling air discharge unit 400.
  • FIG. 7 is a view for explaining a state when a high-temperature gas and an internal flame are generated according to an abnormal situation of the battery module of FIG. 1.
  • abnormal heating symptoms may occur in at least one battery cell 100 among the battery cells 100. If the abnormal heat condition persists, a high temperature situation may occur inside the module case 200, and high temperature gas G and flame F may be generated inside the module case 200.
  • the high-temperature gas G can be quickly discharged toward the plurality of venting openings 500, a problem that may lead to an explosion of the entire battery module 10 can be effectively prevented in advance.
  • the blocking bracket 700 is disposed between the battery cells 100 and the venting opening 500, in the case of the flame F, the venting opening by the blocking bracket 700 500 can be effectively prevented from outside leakage. Therefore, in the case of the present embodiment, it is possible to effectively prevent the outflow of the internal flame F that may occur inside the module case 200 by the blocking bracket 700.
  • FIG. 8 is a view for explaining a battery module according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 20 according to the present embodiment is similar to the battery module 10 of the previous embodiment, redundant descriptions are omitted for configurations that are substantially the same as or similar to the previous embodiment, and hereinafter, the previous embodiment The explanation focuses on the difference between and.
  • a plurality of venting openings 550 may be provided in the module case 200 of the battery module 20.
  • a sheet member 600 as in the previous embodiment covering the venting opening 550 may be mounted on the inner wall of the module case 200.
  • the venting opening 550 may be provided with a predetermined size, approximately, a rectangular opening, not a mesh shape as in the previous embodiment. Accordingly, in the case of the present embodiment, when the sheet member 600 is melted in the same gas discharge situation as in the previous embodiment, the opening area of the venting opening 550 can be secured more, so that the gas is more You can get out quickly.
  • FIG. 9 is a view for explaining a battery rack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery rack 1 may include a rack case 50 accommodating the plurality of battery modules 10 and 20 and the plurality of battery modules 10 and 20 of the previous embodiment. .
  • the battery rack 1 since the battery rack 1 according to the present embodiment includes the battery modules 10 and 20 of the previous embodiment, the battery rack 1 includes all the advantages of the battery modules 10 and 20 of the previous embodiment. ) Can be provided.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a power storage device according to an embodiment of the present invention.
  • the power storage device E may be used as an energy source and for home or industrial use.
  • the power storage device E may include at least one of the preceding embodiments, and in this embodiment, a plurality of battery racks 1 and a rack container C accommodating the plurality of battery racks 1. .
  • the power storage device E includes the battery rack 1 of the previous embodiment, a power storage device E including all the advantages of the battery rack 1 of the previous embodiment is provided. Can provide.
  • a battery module capable of quickly discharging the hot gas to the outside ( 10, 20), a battery rack 1 and a power storage device E including the battery modules 10 and 20 may be provided.
  • the battery module 10 capable of preventing the internal flame from leaking to the outside. , 20

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈은, 배터리 셀들, 배터리 셀들을 수용하며, 배터리 셀들의 양측에 내부 냉각 유로가 마련되는 모듈 케이스, 모듈 케이스의 양측면에 구비되는 벤팅 개구, 벤팅 개구를 커버할 수 있게 모듈 케이스 양측면에 장착되며, 소정 온도 이상에서 녹으면서 벤팅 개구를 개방시키는 시트부재 및 시트부재와 소정 거리 이격되며, 모듈 케이스 양측면 내벽에 장착되는 차단 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치
본 발명은 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 10월 30일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2019-0136958호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩이나 배터리 랙을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 모듈의 경우, 배터리 모듈의 냉각을 위해 수냉식 또는 공냉식의 냉각 유닛을 구비할 수 있다. 여기서, 공냉식 구조의 배터리 모듈의 냉각 유닛은, 일반적으로, 냉각 공기 공급부와 냉각 공기 배출부를 포함하여 구성된다. 한편, 배터리 셀들 중 적어도 어느 하나의 배터리 셀의 이상 발열에 따른 고온 상황 발생 시, 배터리 모듈 내부에서 고온의 가스와 화염 등이 발생할 수 있다.
그러나, 종래 공냉식 구조의 배터리 모듈의 경우, 고온의 가스가 배터리 모듈 밖으로 원활히 빠져나가기 어려운 문제가 있다. 이 경우, 모듈 내부의 어느 하나의 배터리 셀의 열 폭주(thermal runaway)가 모듈 내부의 인접한 배터리 셀들로 전파되어 전체 배터리 모듈의 폭발 등으로 이어져 큰 피해가 발생할 수 있는 문제가 있다.
또한, 종래 공냉식 구조의 배터리 모듈의 경우, 모듈 내부에 화염 발생 시 이러한 내부 화염이 외부로 유출될 경우, 주변 배터리 모듈로 화재가 전이될 위험이 커지는 문제가 있다.
그러므로, 공냉식 구조의 배터리 모듈에서, 모듈 내부의 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열에 따른 고온의 가스 및 내부 화염 발생 시, 고온의 가스를 신속히 외부로 배출하면서 내부 화염의 외부 유출을 방지할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열에 따른 모듈 케이스 내부에 고온의 가스 발생 시, 고온의 가스를 신속히 외부로 배출할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열에 따른 모듈 케이스 내부에 화염 발생 시, 내부 화염의 외부 유출을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 모듈로서, 복수 개의 배터리 셀들; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측에 내부 냉각 유로가 마련되는 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 양측면에 구비되는 벤팅 개구; 상기 벤팅 개구를 커버할 수 있게 상기 모듈 케이스 양측면에 장착되며, 소정 온도 이상에서 녹으면서 상기 벤팅 개구를 개방시키는 시트부재; 및 상기 시트부재와 소정 거리 이격되며, 상기 모듈 케이스 양측면 내벽에 장착되는 차단 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.
상기 벤팅 개구는, 복수 개로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 시트부재는, 상기 모듈 케이스의 길이 방향을 따라 소정 길이로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 각 측면에 구비되는 벤팅 개구들을 모두 커버하는 크기를 가질 수 있다.
상기 벤팅 개구는, 메쉬 형상으로 마련될 수 있다.
상기 차단 브라켓은, 상기 모듈 케이스의 양측 내벽에 장착되는 브라켓 베이스; 및 상기 브라켓 베이스로부터 연장되며, 상기 벤팅 개구와 소정 거리 이격 배치되는 브라켓 블록;을 포함할 수 있다.
상기 브라켓 블록은, 상기 벤팅 개구를 커버하는 크기로 마련될 수 있다.
상기 브라켓 블록은, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 마주 하게 배치될 수 있다.
상기 시트부재는, 상기 모듈 케이스 양측면 내벽에 장착될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 배터리 랙으로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 전력 저장 장치로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열에 따른 모듈 케이스 내부에 고온의 가스 발생 시, 고온의 가스를 신속히 외부로 배출할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀의 이상 발열에 따른 모듈 케이스 내부에 화염 발생 시, 내부 화염의 외부 유출을 방지할 수 있는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 전력 저장 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 외측부의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 내측부의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 냉각 시 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 이상 상황에 따른 고온의 가스 및 내부 화염 발생 시 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 모듈의 단면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 외측부의 주요부를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 1의 배터리 모듈의 모듈 케이스의 내측부의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 모듈(10)은, 배터리 셀(100), 모듈 케이스(200), 냉각 공기 공급부(300), 냉각 공기 배출부(400), 벤팅 개구(500), 시트부재(600) 및 차단 브라켓(700)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서, 상기 배터리 셀(100)은 파우치형 이차 전지인 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 셀(100)은 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있게 상호 적층되게 배치될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 상기 복수 개의 배터리 셀(100)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈 케이스(200)에는 상기 복수 개의 배터리 셀들(100)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 모듈 케이스(200)는, 내부 냉각 유로(250)를 포함할 수 있다.
상기 내부 냉각 유로(250)는, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 양측에 마련될 수 있다. 이러한 상기 내부 냉각 유로(250)는 후술하는 공냉식으로 구비되는 냉각 공기 공급부(300) 및 냉각 공기 배출부(400)와 연통되게 배치될 수 있다.
상기 냉각 공기 공급부(300)는, 상기 모듈 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 전방에 구비되며, 상기 내부 냉각 유로(250) 측으로 상기 냉각 공기를 제공할 수 있다.
이러한 상기 냉각 공기 공급부(300)에는 상기 모듈 케이스(200) 내부의 상기 내부 냉각 유로(250) 측으로의 냉각 공기의 공급 원활화를 위한 냉각 공급 팬 유닛이 마련될 수 있다.
상기 냉각 공기 배출부(400)는, 상기 모듈 케이스(200)의 타측, 구체적으로, 상기 모듈 케이스(200)의 후방에 구비되며, 상기 내부 냉각 유로(250) 내부의 상기 냉각 공기를 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 배출할 수 있다.
이러한 상기 냉각 공기 배출부(400)에는 상기 모듈 케이스(200) 내부의 상기 내부 냉각 유로(250) 측의 냉각 공기의 배출 원활화를 위한 냉각 배출 팬 유닛이 마련될 수 있다.
상기 냉각 공기 배출부(400)는 상기 모듈 케이스(200)의 전후 방향에서 상기 냉각 공기 공급부(300)와 대각선 방향에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 냉각 공기는 상기 모듈 케이스(200) 내부 전체에서 보다 원활히 유동할 수 있다.
상기 벤팅 개구(500)는, 상기 모듈 케이스(200)의 상기 내부 냉각 유로(250)를 마주 하며, 상기 모듈 케이스(200)의 양측면에 구비될 수 있다. 이러한 상기 벤팅 개구(500)는, 복수 개로 구비되며, 상기 모듈 케이스(200)의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 벤팅 개구(500)는, 메쉬 형상으로 마련될 수 있다. 이는, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 내부 화염이 발생할 경우, 이러한 화염 유출 방지를 가이드하기 위함이다.
상기 시트부재(600)는, 한 쌍으로 구비되어, 상기 벤팅 개구(500)를 커버할 수 있게 상기 모듈 케이스(200) 양측면에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 시트부재(600)는, 상기 모듈 케이스(200) 양측면 내벽에 장착될 수 있다.
상기 한 쌍의 시트부재(600)는, 상기 모듈 케이스(200)의 길이 방향을 따라 소정 길이로 구비되며, 상기 모듈 케이스(200)의 각 측면에 구비되는 벤팅 개구들(500)을 모두 커버할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 시트부재(600)는, 소정 온도 이상에서 녹으면서 상기 벤팅 개구(500)를 개방시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 시트부재(600)는 소정 온도 이하에서 상기 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 벤팅 개구들(500)을 모두 밀봉시키며, 소정 온도 이상에서 녹으면서 상기 복수 개의 벤팅 개구들(500) 중 적어도 하나의 벤팅 개구(500)를 적어도 부분적으로 개방시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 한 쌍의 시트부재(600)는 소정 온도 이상의 고온에 취약한 필름 또는 폼(foam) 물질로 마련될 수 있다. 이러한 상기 한 쌍의 시트부재(600)는 소정 온도 이상의 고온에서 녹아 내릴 수 있다.
상기 차단 브라켓(700)은, 상기 시트부재(600)와 소정 거리 이격되며, 상기 모듈 케이스(200) 양측면 내벽에 장착될 수 있다. 이러한 상기 차단 브라켓(700)은, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 차단 브라켓(700)은, 각각, 브라켓 베이스(710) 및 브라켓 블록(730)을 포함할 수 있다.
상기 브라켓 베이스(710)는, 상기 모듈 케이스(200)의 양측 내벽에 장착될 수 있다. 이러한, 상기 브라켓 베이스(710)는, 상기 모듈 케이스(200)의 양측 내벽에 용접 결합 또는 스크류 결합 등으로 상기 모듈 케이스(200)에 고정될 수 있다.
상기 브라켓 블록(730)은, 상기 브라켓 베이스로부터 연장되며, 상기 벤팅 개구(500) 및 상기 시트부재(600)와 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이러한 상기 브라켓 블록(730)은, 상기 벤팅 개구(500)를 커버하는 크기로 마련될 수 있다.
상기 브라켓 블록(730)은, 상기 모듈 케이스(200) 내부의 상기 내부 냉각 유로(250) 내에 배치되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들(100) 및 상기 시트부재(600)을 각각 마주 하게 배치될 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 및 고온 상황에서의 모습에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
도 5 및 도 6은 도 1의 배터리 모듈의 냉각 시 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 냉각 시, 상기 냉각 공기 공급부(300)는 상기 모듈 케이스(200) 외부에서 상기 배터리 셀들(100)을 냉각시키기 위한 냉각 공기를 상기 모듈 케이스(200) 내부로 유입시킬 수 있다.
상기 모듈 케이스(200) 내부로 유입된 냉각 공기는, 이후, 상기 모듈 케이스(200)의 상기 내부 냉각 유로(250)를 유동하면서 상기 배터리 셀들(100)을 냉각시킬 수 있다. 이때, 상기 냉각 공기는, 상기 내부 냉각 유로(250) 상의 상기 시트부재(600)와 상기 차단 브라켓(700) 사이 공간 및 상기 배터리 셀들(100)과 상기 차단 브라켓(700) 사이 공간을 유동할 수 있다. 이후, 상기 배터리 셀들(100)을 냉각시킨 냉각 공기는, 상기 냉각 공기 배출부(400)를 통해 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 빠져나갈 수 있다.
도 7은 도 1의 배터리 모듈의 이상 상황에 따른 고온의 가스 및 내부 화염 발생 시 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)의 경우, 상기 배터리 셀들(100) 중 적어도 하나의 배터리 셀(100)에서 이상 발열 증상이 발생할 수 있다. 이러한 이상 발열 증상이 지속될 경우, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 고온 상황이 발생될 수 있고, 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 고온의 가스(G)와 화염(F) 등이 발생될 수 있다.
본 실시예의 경우, 이러한 고온 상황에 따른 상기 모듈 케이스(200) 내부에서의 고온의 가스(G)와 화염(F) 등의 발생 시, 상기 시트부재(600)가 녹아내리면서 상기 복수 개의 벤팅 개구(500)가 상기 모듈 케이스(200) 밖으로 노출될 수 있다.
이에 따라, 상기 고온의 가스(G)는, 상기 복수 개의 벤팅 개구(500) 측으로 신속히 배출될 수 있기에, 전체 배터리 모듈(10)의 폭발 등으로 이어질 수 있는 문제를 사전에 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 상기 화염(F)의 경우, 상기 벤팅 개구(500) 밖으로 외부 유출될 경우, 유출된 화염(F)에 의해 상기 배터리 모듈(10) 외부에서 상기 화염(F)에 의한 피해가 발생할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 배터리 셀들(100)과 상기 벤팅 개구(500) 사이에 상기 차단 브라켓(700)이 배치되기에, 상기 화염(F)의 경우, 상기 차단 브라켓(700)에 의해 상기 벤팅 개구(500) 밖으로의 외부 유출을 효과적으로 방지될 수 있다. 그러므로, 본 실시예의 경우, 상기 차단 브라켓(700)에 의해 상기 모듈 케이스(200) 내부에서 발생할 수 있는 내부 화염(F)의 외부 유출을 효과적으로 막을 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 모듈(20)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 모듈(20)의 모듈 케이스(200)에는 복수 개의 벤팅 개구(550)가 구비될 수 있다. 상기 모듈 케이스(200)의 내벽에는 상기 벤팅 개구(550)를 커버하는 앞선 실시예와 같은 시트부재(600)가 장착될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 벤팅 개구(550)는, 앞선 실시예와 같은 메쉬 형상이 아닌 소정 크기, 대략적으로, 사각 형상의 개구로 구비될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 경우, 앞선 실시예와의 같은 가스 배출 상황에서, 시트부재(600)가 녹게 되면, 상기 벤팅 개구(550)의 개구 면적을 보다 더 확보할 수 있기에, 상기 가스가 보다 더 신속히 빠져나갈 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 상기 복수 개의 배터리 모듈(10, 20) 및 상기 복수 개의 배터리 모듈(10, 20)을 수용하는 랙 케이스(50)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 배터리 랙(1)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10, 20)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 모듈(10, 20)의 장점을 모두 포함하는 배터리 랙(1)을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 전력 저장 장치(E)는, 에너지원으로서, 가정용 또는 산업용으로 이용될 수 있다. 이러한 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 적어도 하나, 본 실시예의 경우, 복수 개의 배터리 랙(1) 및 상기 복수 개의 배터리 랙(1)을 수용하는 랙 컨테이너(C)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 전력 저장 장치(E)는, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1)을 포함하기에, 앞선 실시예의 상기 배터리 랙(1)의 장점을 모두 포함하는 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 이상 발열에 따른 모듈 케이스(200) 내부에 고온의 가스 발생 시, 고온의 가스를 신속히 외부로 배출할 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 랙(1) 및 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 적어도 하나의 배터리 셀(100)의 이상 발열에 따른 모듈 케이스(200) 내부에 화염 발생 시, 내부 화염의 외부 유출을 방지할 수 있는 배터리 모듈(10, 20), 이러한 배터리 모듈(10, 20)을 포함하는 배터리 랙(1) 및 전력 저장 장치(E)를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    복수 개의 배터리 셀들;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 수용하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 양측에 내부 냉각 유로가 마련되는 모듈 케이스;
    상기 모듈 케이스의 양측면에 구비되는 벤팅 개구;
    상기 벤팅 개구를 커버할 수 있게 상기 모듈 케이스 양측면에 장착되며, 소정 온도 이상에서 녹으면서 상기 벤팅 개구를 개방시키는 시트부재; 및
    상기 시트부재와 소정 거리 이격되며, 상기 모듈 케이스 양측면 내벽에 장착되는 차단 브라켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅 개구는,
    복수 개로 구비되며,
    상기 모듈 케이스의 길이 방향을 따라 상호 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시트부재는,
    상기 모듈 케이스의 길이 방향을 따라 소정 길이로 구비되며, 상기 모듈 케이스의 각 측면에 구비되는 벤팅 개구들을 모두 커버하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅 개구는,
    메쉬 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차단 브라켓은,
    상기 모듈 케이스의 양측 내벽에 장착되는 브라켓 베이스; 및
    상기 브라켓 베이스로부터 연장되며, 상기 벤팅 개구와 소정 거리 이격 배치되는 브라켓 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브라켓 블록은,
    상기 벤팅 개구를 커버하는 크기로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 브라켓 블록은,
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 마주 하게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시트부재는,
    상기 모듈 케이스 양측면 내벽에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 수용하는 랙 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  10. 제9항에 따른 적어도 하나의 배터리 랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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