WO2024076019A1 - 가스 벤팅패스를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack, and more specifically, to a gas that prevents the gas emitted from the battery module from spreading to other battery modules when a thermal event occurs in the battery module and can be smoothly discharged to the outside of the pack case. This is about a battery pack with venting pass applied.
  • Secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency, not only because they have the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels, but also because they do not generate any by-products from energy use.
  • Lithium secondary batteries which have been widely used recently, have an operating voltage of approximately 2.5V to 4.5V. Therefore, in the case of electric vehicles or power storage devices that require large capacity and high output, a battery module in which multiple lithium secondary batteries are connected in series and/or parallel, and a battery pack in which the battery modules are connected in series and/or parallel are constructed. Use as an energy source.
  • the number of lithium secondary batteries contained in one battery module may increase or the number of battery modules contained in one battery pack may increase.
  • venting gas may be generated from the lithium secondary batteries, and if deterioration worsens, the electrode active material and aluminum along with the venting gas may be discharged. High-temperature particles (or sparks), including particles, may be ejected. At this time, the venting gas and particles cause thermal damage to adjacent battery modules, which greatly increases the risk of additional events occurring in other battery modules.
  • the present invention was created to solve the above technical problems.
  • gas or particles emitted from the battery module are prevented from spreading to other adjacent battery modules, and in particular, it prevents the gas from spreading to the pack case.
  • the purpose is to provide a battery pack that can be smoothly discharged to the outside.
  • a battery pack according to the present invention includes a plurality of battery modules and a pack case for accommodating the plurality of battery modules, wherein the pack case has an internal space for accommodating the battery modules and has an open top.
  • a pack tray provided in a shaped form; And it may include a pack cover that covers an upper part of the pack tray, is coupled to the pack tray, and has a built-in gas venting path that communicates with each of the battery modules.
  • the gas venting path includes at least one first venting path extending in a first direction; and at least one second venting path extending in a second direction intersecting the first direction and communicating with the at least one first venting path.
  • the first venting path is plural, and includes two outer paths located on both edge areas facing each other on the pack cover and extending in the first direction, and at least two outer paths located between the two outer paths and extending in the first direction. It includes one inner path, and the at least one second venting path may be configured to intersect the two outer paths and the inner path.
  • the gas venting path may further include a mesh filter at a portion where the first venting path and the second venting path intersect.
  • the mesh filter may have mesh holes of a smaller size as the mesh filter approaches the outlet of the gas venting pass.
  • Each of the battery modules may be provided with a gas venting hole on its upper surface, and the pack cover may be provided with a connection pipe connecting the gas venting hole and the gas venting path.
  • the gas venting hole may be covered with a packing member that is designed to rupture above a certain pressure.
  • the pack cover includes a tray connection portion provided to protrude to the outside of the pack cover at one end of the first venting path, and the pack tray includes a gas outlet through which gas is discharged to the outside.
  • a connection groove portion provided to be fitable with the tray connection portion; And it may include a duct part provided inside the body of the pack tray so that the connection groove part communicates with the gas outlet.
  • the pack tray has at least one first partition wall dividing an internal space
  • the pack cover has a second partition wall fitted with the first partition wall, so that the battery modules adjacent to each other are connected to the first partition wall. It may be configured to be spatially blocked by the second partition wall.
  • the first partition may have an upper groove recessed from the upper surface to a predetermined depth
  • the second partition may have an insertion part that can be inserted into the upper groove
  • the insertion portion may have a concave portion provided in a concave inward shape, and the upper groove portion may have a pressing portion provided to fit the shape of the concave portion when the insertion portion is inserted therein.
  • the gas venting path may include a plurality of unit gas venting paths in one-to-one communication with the plurality of battery modules.
  • a vehicle including the above-described battery pack can be provided.
  • a thermal event occurs in a battery module
  • gas or particles emitted from the battery module are prevented from spreading to other adjacent battery modules, and a battery is capable of smoothly discharging the gas to the outside of the pack case.
  • Packs may be provided.
  • the battery pack according to one aspect of the present invention has a gas venting path provided in the pack cover that covers the top of the battery modules, and the gas venting path is divided into several branches. Therefore, even if particles accumulate in a certain gas movement path and block the flow of gas in that gas movement path, the gas can escape through another gas movement path.
  • a mesh filter is applied to each area where the gas venting passes intersect, and a mesh filter with a smaller hole size is applied closer to the outlet side of the gas venting pass, thereby preventing particles from easily escaping to the outside of the battery pack.
  • FIG. 1 is a combined perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery pack with the pack tray and pack cover of FIG. 1 separated.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the battery pack taken along line A-A' in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a longitudinal cross-section of the battery pack of FIG. 1.
  • Figure 5 is an enlarged view of area B of Figure 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the first and second partitions of FIG. 5.
  • Figure 7 is a diagram schematically showing a cross-section of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a partial enlarged view of the gas venting path of Figure 7.
  • Figure 1 is a combined perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the battery pack with the pack tray and pack cover of Figure 1 separated
  • Figure 3 is a perspective view of the battery pack of Figure 1. It is a diagram schematically showing a cross-sectional view of the battery pack taken along A-A'
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a longitudinal cross-sectional view of the battery pack of FIG. 1.
  • the battery pack 10 includes a plurality of battery modules 100 and a pack case, and the pack case 200 includes each battery module ( It is provided with a gas venting pass (221, 222) that communicates with 100).
  • the gas venting paths 221 and 222 refer to passages for discharging venting gas out of the pack case 200 when a thermal event occurs in a battery module 100 included in the battery pack 10.
  • the battery pack 10 prevents other battery modules 100 from receiving as much thermal damage as possible during the process of discharging venting gas out of the pack case 200, and also prevents high-temperature particles (electrode plates ejected from the battery cells) from being damaged as much as possible.
  • Gas venting paths 221 and 222 are configured to prevent high-temperature particles from acting as an ignition source outside the battery pack 10 by preventing pieces (pieces or pieces of active material, etc.) from easily escaping to the outside of the battery pack 10. It can be.
  • the configuration of the pack case 200 equipped with the gas venting paths 221 and 222 will be described in detail.
  • the pack case 200 includes a pack tray 210 and a pack cover 220 that can be coupled to each other. As shown in FIGS. 1 and 2, the pack tray 210 has an internal space capable of accommodating a plurality of battery modules 100 and may be provided with an open top.
  • the pack tray 210 may include a base portion 211 that supports lower portions of the battery modules 100 and a wall portion that forms a wall along the outer perimeter of the base portion 211.
  • the base portion 211 is provided in a substantially square plate shape, and the wall portion may include first to fourth walls forming a wall along the outer perimeter of the square plate-shaped base portion 211.
  • the wall portion includes a first wall 212 in the +X direction, a second wall 213 in the -Y direction, a third wall 214 in the -X direction, and a fourth wall in the +Y direction. It may include (215).
  • the pack cover 220 covers the top of the pack tray 210 and can be provided to be coupled to the pack tray 210.
  • the pack cover 220 has gas venting paths 221 and 222 therein.
  • the gas venting paths 221 and 222 may be provided as embedded in a frame forming the pack cover 220, as shown in FIG. 3.
  • the space where the battery modules 100 are arranged and the space through which the venting gas moves can be separated inside the pack case 200.
  • venting gas discharge paths can be diversified and the volume of the area through which the gas can move or the entire passage can be increased. Therefore, the gas venting pass of the present invention can be effective in smoothly discharging venting gas to the outside of the battery pack even if a large amount of venting gas is generated.
  • venting gas generated from any battery module 100 is configured to move along the gas venting path built into the pack cover 220, so it does not flow into the space where the battery modules 100 are arranged. Therefore, since the venting gas does not directly contact other battery modules 100, the other battery modules 100 may not receive significant thermal damage.
  • the battery module 100 may include battery cells 110 and a module housing for accommodating the battery cells 110 .
  • the battery cell 110 can be applied to any type of secondary battery, such as a prismatic secondary battery, a cylindrical secondary battery, or a pouch-type secondary battery, and the module housing can protect the battery cells 110 from external shock and vibration. It is a material with high mechanical rigidity, and can preferably be made of a metal material.
  • Each battery module 100 may be placed on a pack tray 210 and may be provided with a gas venting hole 121 on its upper surface, as shown in FIG. 2 . Additionally, each battery module 100 may be configured such that the gas venting hole 121 is individually connected to the gas venting path of the pack cover 220.
  • the top surface of the battery module 100 refers to the top plate of the module housing that covers the top of the battery cells 110, and the gas venting hole 121 may be formed by partially cutting or drilling the top plate of the module housing. there is. For example, when there is an ignition issue due to a short circuit or overcharge of the battery cell 110, flame, high temperature particles, and venting gas may be generated in the battery cell 110. At this time, the venting gas may be discharged from the inside of the battery module 100 to the outside through the gas venting hole 121.
  • a packing member 122 may be attached to the gas venting hole 121. The packing member 122 normally seals the gas venting hole 121 to prevent foreign substances from outside from entering the battery module 100 housing.
  • the packing member 122 is a material that can rupture or melt by heat above a certain pressure and may be made of, for example, a plastic material. That is, when there is an issue of internal ignition of the battery module 100, the gas venting hole 121 is opened when the packing member 122 made of plastic is lost due to gas pressure or heat.
  • the gas venting hole 121 may be configured to communicate with the gas venting path of the pack cover 220.
  • the pack cover 220 may further include a connection pipe 225 connecting the gas venting hole 121 and the gas venting path.
  • the connection tube 225 may be configured to have flexibility and elasticity, for example, in the form of a bellows.
  • connection tubes 225 When coupled to the pack tray 210, the connection tube 225 connects to the corresponding battery module 100. It can be configured to match the gas venting hole 121 in the vertical direction.
  • the connection pipe 225 has one end communicating with the gas venting path and its other end protruding from the surface of the pack cover 220 to cover the gas venting hole 121 of the battery module 100. You can.
  • the gas venting path of the pack cover 220 includes at least one first venting path 221 extending in a first direction (X direction) and the first direction It extends in a second direction (Y direction) intersecting and includes at least one second venting path 222 communicating with the at least one first venting path 221.
  • the first venting path 221 is plural, and is located in both edge areas facing the pack cover 220 and extends in the first direction, including two outer paths 221a and 221b and the two outer paths (221a, 221b). It may include at least one inner path 221c located between 221a and 221b and extending in the first direction.
  • the second venting path 222 extends in a second direction (Y direction) intersecting the two outer paths 221a and 221b and the inner path 221c and may be configured to communicate with each other at the intersection portion. .
  • the pack cover 220 of this embodiment has three second venting paths 222a, 222b, and 222c at intervals corresponding to the width of the battery module 100 along the first direction (X direction), but according to the present invention The scope of rights is not limited to this. That is, the pack cover 220 may be configured so that, for example, two or four or more second venting paths 222 are built into the pack cover 220.
  • the paths through which the venting gas can move toward the gas outlet 219 of the battery pack 10 can be more diverse. That is, the venting gas moves along not only the two outer paths 221a and 221b on both edges of the pack cover 220, but also a plurality of second venting paths 222 that intersect the two outer paths 221a and 221b. You can. For example, if a lot of particles accumulate in a specific part of the gas venting path, the flow of venting gas may be obstructed. However, according to the gas venting path configuration according to this embodiment, the paths through which the venting gas can move are varied, so the area clogged with particles You can avoid it and move through another route.
  • the large capacity battery pack 10 includes a large number of battery modules 100.
  • venting gas and particles are simultaneously generated from one or more battery modules 100 included in the large-capacity battery pack 10, in order to smoothly and quickly discharge the venting gas, as in the present embodiment,
  • a gas venting path that configures various gas movement paths by utilizing the large area of the pack cover 220 can be effective.
  • the gas venting path may further include a mesh filter 223 at a portion where the first venting path 221 and the second venting path 222 intersect.
  • the mesh filter 223 serves to block the movement of particles and prevent the particles from being discharged to the outside of the battery pack 10.
  • the mesh filters 223a, 223b, and 223c according to this embodiment can be applied to the gas venting path, with mesh holes having smaller sizes as they are closer to the outlet of the gas venting path, that is, the gas outlet 219. According to this, when venting gas and particles move together as indicated by the arrow in FIG.
  • the particles can be filtered more than n times (n is a natural number).
  • the mesh hole sizes of the mesh filters 223a, 223b, and 223c are configured to be sequentially smaller, so that the amount of particles accumulated in the gas venting path between one mesh filter 223 and the other mesh filter 223 can be effectively distributed by size.
  • heat exchange occurs with the metal mesh filter, lowering the temperature, and ultimately, only low-temperature, ultra-fine particles can be discharged to the outside of the battery pack 10. there is.
  • the pack cover 220 is provided with a tray connection portion 226 provided to protrude to the outside of the pack cover 220 at one end of the first venting path 221.
  • the pack tray 210 has a gas outlet 219 through which gas is discharged to the outside, a connection groove 217 provided to be fitable with the tray connection part 226, and the connection groove 217 and the gas outlet. (219) may include a duct portion 218 provided inside the body of the pack tray 210 to communicate with it.
  • connection groove 217 may be provided in the central area of the 212
  • a tray connection portion 226 may be provided on the surface of the pack cover 220 so that it can be fitted and released into the connection groove 217 in the vertical direction. It may be configured to protrude downward.
  • the tray connection unit 226 may be configured to correspond to the number of first venting paths 221 and communicate with the first venting path 221.
  • tray connection parts 226 may be provided at one end of two outer paths 221a and 221b and one end of one inner path 221c, respectively.
  • the pack cover 220 may be configured with two or three or more inner paths 221c, and one end of each inner path 221c A tray connection portion 226 may be provided for each unit.
  • the tray connection portion 226 of the pack cover 220 and the connecting groove portion 217 of the pack tray 210 are connected to each other, as shown in FIG. 4, when the pack cover 220 and the pack tray 210 are coupled to each other. It can be forcibly inserted and connected. And, as shown by the hidden line in FIG. 3, the connection groove portion 217 of the pack tray 210 has a gas outlet ( 219) can be configured to communicate with. With this configuration, the gas venting path of the pack cover 220 communicates with the gas outlet 219 of the pack tray 210, and the venting gas is finally discharged to the outside of the battery pack 10 through the gas outlet 219. It can be done as much as possible.
  • the battery pack 10 may be configured to partition the internal space of the pack case 200 to block heat transfer between the battery modules 100 when a thermal event occurs.
  • the pack tray 210 is provided with at least one first partition wall 216 that partitions the internal space
  • the pack cover 220 has a second partition wall 224 fitted with the first partition wall 216.
  • neighboring battery modules 100 are spatially spaced by the first partition 216 and the second partition 224. It can be configured to be blocked.
  • the first partition wall 216 of the pack tray 210 has an upper groove portion 216a recessed from the upper surface to a predetermined depth
  • the second partition wall 216 of the pack cover 220 The partition wall 224 may include an insertion portion 224a that can be inserted into the upper groove portion 216a. Therefore, when the pack cover 220 and the pack tray 210 are coupled to each other, the first partition 216 and the second partition 224 are connected, so that the internal space of the pack case 200 can be divided into several parts. .
  • the first partition 216 and the second partition 224 are fitted in a space between the side part 120A of the module case of one battery module 100 and the side part 120B of the other battery module 100. It can be blocked by . Therefore, when a thermal event occurs in one of the battery modules 100, heat transfer to the other adjacent battery module 100 can be delayed as much as possible.
  • Figure 6 shows a modified example of the first partition 216 and the second partition 224 of Figure 5, in which the fastening force of the first partition 216 and the second partition 224 is reinforced.
  • the insertion portion 224a of the second partition 224 according to the embodiment of FIG. 6 has a concave part 224b provided in a concave inward shape, and the upper groove portion 216a of the first partition 216 is It is provided with a pressing portion (216b) whose shape matches the concave portion (224b).
  • the concave part 224b and the pressing part 216b can be combined. Since the concave part 224b is not easily removed from the pressing part 216b unless the pressing part 216b is opened to create space, this structure is used to form the first partition 216 and the second partition 224. ) can be advantageous in strengthening the fastening force between the two.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross-section of the battery pack 10 according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a partial enlarged view of the gas venting path of FIG. 7.
  • the gas venting path according to another embodiment of the present invention may include a plurality of unit gas venting paths 228a to 228d in one-to-one communication with the plurality of battery modules 100.
  • a gas venting path is built into the pack cover 220, and the gas venting path is configured to communicate with each battery module 100. It's like that.
  • the gas movement path corresponding to the inner path 221c and the second venting path 222 of the first venting path 221 of the above-described embodiment is omitted.
  • the above-described embodiment has a structure in which the outer paths 221a and 221b of the first venting path 221 communicate with a plurality of battery modules 100, but the gas venting path according to another embodiment of the present invention is shown in Figure 7 As shown in FIGS. 8 to 8, one battery module 100 is configured to individually communicate with one of the unit gas venting passes 228a to 228d.
  • the venting gas generated from each battery module 100 moves along each unit gas venting path 228a to 228d and enters the battery through the gas outlet 219. It may be discharged to the outside of the pack (10).
  • the venting gas generated from one battery module 100 moves along the unit gas venting paths 228a to 228d connected to the one battery module 100, and thus flows into the inside of another battery module 100.
  • the possibility of inflow is extremely low.
  • the particles ejected from different battery modules 100 are generated through different unit gas venting paths 228a to 228d.
  • the venting gas of each battery module 100 moves along each unit gas venting path 228a to 228d, so the flow is smooth, and the moving distance of the venting gas to the gas outlet 219 can be shortened compared to the above-described embodiment. Therefore, the venting gas can be discharged to the outside of the battery pack 10 more quickly.
  • the battery pack according to the present invention can be applied to automobiles such as electric vehicles or hybrid vehicles. That is, the vehicle according to the present invention may include the battery pack according to the present invention.
  • the battery pack may be installed, for example, in a car body frame under a vehicle seat or in a trunk space.

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은 복수 개의 배터리 모듈과, 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스;를 포함하고, 상기 팩 케이스는, 상기 배터리 모듈들을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고 상부가 개방된 형태로 마련되는 팩 트레이; 및 상기 팩 트레이의 상부를 커버하며 상기 팩 트레이와 결합하고, 각 상기 배터리 모듈과 연통하는 가스 벤팅패스를 내장한 팩 커버를 포함할 수 있다.

Description

가스 벤팅패스를 구비한 배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 배터리 모듈에 열적 이벤트가 발생한 때 해당 배터리 모듈에서 분출하는 가스가 다른 배터리 모듈로 전파되지 않도록 하며 팩 케이스의 외부로 원활하게 배출시킬 수 있는 가스 벤팅패스를 적용한 배터리 팩에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 10월 04일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2022-0126569호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
이차전지는 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.
이에, 다양한 디바이스에 대한 이차전지의 적용이 증가하고 있다. 예를 들어, 다기능 소형 제품인 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차와 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원이나 전력저장장치(ESS)로도 사용되고 있다.
최근 많이 사용하고 있는 리튬 이차전지는 하나당 작동 전압이 약 2.5V ~ 4.5V 내외이다. 따라서 대용량 및 고출력이 요구되는 전기자동차나 전력저장장치의 경우, 다수의 리튬 이차전지들을 직렬 및/또는 병렬 연결한 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈을 직렬 및/또는 병렬 연결한 배터리 팩을 구성하고 이를 에너지원으로 사용한다.
전기자동차에 요구되는 배터리 팩의 출력이나 용량에 따라 하나의 배터리 모듈에 들어가는 리튬 이차전지의 개수가 증가하거나 하나의 배터리 팩에 들어가는 배터리 모듈의 개수가 증가할 수 있다.
그러나 이처럼 많은 개수의 리튬 이차전지를 포함하는 배터리 팩의 경우, 화재 및 폭발이 발생하는 경우 그 피해는 더욱 커질 수 밖에 없다.
예컨대, 일부 배터리 모듈에서 리튬 이차전지 간의 쇼트 또는 비이상적 온도 상승 등과 같은 이벤트가 발생할 경우, 상기 리튬 이차전지들에서 다량의 벤팅 가스가 발생할 수 있으며, 열화가 심화되면 벤팅 가스와 더불어 전극 활물질과 알루미늄 입자 등을 포함한 고온의 파티클(또는 스파크)이 분출될 수 있다. 이때 상기 벤팅 가스 및 파티클이 인접 배터리 모듈에 열적 데미지를 주게 되고 이 때문에 다른 배터리 모듈들에 추가 이벤트가 일어날 우려가 매우 커진다.
따라서 배터리 모듈에 열적 이벤트가 발생한 때 해당 배터리 모듈에서 분출하는 가스나 파티클이 다른 배터리 모듈로 전파되지 않도록 하도록 할 필요가 있다. 또한, 배터리 팩 내부에 가스량이 증가하면 압력에 의해 배터리 팩이 구조적으로 붕괴 내지 폭발할 수 있음으로 가스를 원활하게 외부로 배출시킬 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해기 하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 모듈에 열적 이벤트가 발생한 때 해당 배터리 모듈에서 분출하는 가스나 파티클이 인접한 다른 배터리 모듈로 전파되지 않도록 하며, 특히 가스를 팩 케이스의 외부로 원활하게 배출시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
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.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 모듈과, 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스;를 포함하고, 상기 팩 케이스는, 상기 배터리 모듈들을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고 상부가 개방된 형태로 마련되는 팩 트레이; 및 상기 팩 트레이의 상부를 커버하며 상기 팩 트레이와 결합하고, 각 상기 배터리 모듈과 연통하는 가스 벤팅패스를 내장한 팩 커버를 포함할 수 있다.
상기 가스 벤팅패스는, 제1 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제1 벤팅패스; 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고 상기 적어도 하나의 제1 벤팅패스와 연통하는 적어도 하나의 제2 벤팅패스를 포함할 수 있다.
상기 제1 벤팅패스는 복수 개로서, 상기 팩 커버에서 마주하는 양쪽 가장자리 영역에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 2개의 아웃터 패스와, 상기 2개의 아웃터 패스 사이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 적어도 하나의 이너 패스를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 벤팅패스는 상기 2개의 아웃터 패스와 상기 이너 패스와 교차하게 구성될 수 있다.
상기 가스 벤팅패스는, 상기 제1 벤팅패스와 상기 제2 벤팅패스가 교차하는 부분에 메쉬 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 메쉬 필터는, 상기 가스 벤팅패스의 출구에 가까울 수록 메쉬 구멍의 사이즈가 작게 마련될 수 있다.
각 상기 배터리 모듈은 상면에 가스 벤팅홀을 구비하고, 상기 팩 커버는, 상기 가스 벤팅홀과 상기 가스 벤팅패스를 연결하는 커넥션 관을 구비할 수 있다.
상기 가스 벤팅홀은 일정 압력 이상에서 파열되게 마련된 패킹부재로 커버될 수 있다.
상기 팩 커버는, 상기 제1 벤팅패스의 일단부에서 상기 팩 커버의 외측으로 돌출되게 마련된 트레이 접속부를 구비하고, 상기 팩 트레이는, 가스가 외부로 배출되는 가스 배출구; 상기 트레이 접속부와 끼움 결합 가능하게 마련되는 연결홈부; 및 상기 연결홈부와 상기 가스 배출구가 연통하도록 상기 팩 트레이의 몸체 내부에 구비되는 덕트부를 포함할 수 있다.
상기 팩 트레이는 내부 공간을 구획하는 적어도 하나의 제1 격벽을 구비하고, 상기 팩 커버는 상기 제1 격벽과 끼움 결합되는 제2 격벽을 구비하여, 서로 이웃하는 상기 배터리 모듈들이 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽에 의해 공간적으로 차단되게 구성될 수 있다.
상기 제1 격벽은 상단 표면으로부터 소정 깊이 함몰 형성된 상단홈부를 구비하고, 상기 제2 격벽은 상기 상단홈부에 삽입 가능하게 마련된 삽입부를 구비할 수 있다.
상기 삽입부는 오목하게 내측으로 들어간 형태로 마련된 오목부를 구비하고, 상기 상단홈부는 그 속에 상기 삽입부가 끼워진 때, 상기 오목부와 형상 맞춤되게 마련된 압박부를 구비할 수 있다.
상기 가스 벤팅패스는, 복수 개의 상기 배터리 모듈과 일대일로 연통하는 복수의 단위 가스 벤팅패스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈에 열적 이벤트가 발생한 때 해당 배터리 모듈에서 분출하는 가스나 파티클이 인접한 다른 배터리 모듈로 전파되지 않도록 하며, 가스를 팩 케이스의 외부로 원활하게 배출시킬 수 있는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 배터리 모듈들의 상부를 커버하는 팩 커버에 가스 벤팅패스가 마련되어 있고, 상기 가스 벤팅패스가 여러 갈래로 나누어져 있다. 따라서 어떤 가스이동 경로에 파티클이 쌓여 해당 가스이동 경로에서 가스의 흐름을 방해하더라도 다른 가스이동 경로로 가스가 빠져나갈 수 있다.
또한, 가스 벤팅패스들이 교차하는 영역마다 메쉬필터가 적용되고, 가스 벤팅패스의 출구쪽에 가까이 갈수록 구멍 사이즈가 작은 메쉬필터를 적용함으로써 파티클이 배터리 팩의 외부로 쉽게 빠져나가지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 결합 사시도이다.
도 2는 도 1의 팩 트레이와 팩 커버를 분리한 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A'에 따른 배터리 팩의 횡단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 종단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 6은 도 5의 제1 격벽과 제2 격벽의 변형예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 횡단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 가스 벤팅패스의 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 팩 트레이와 팩 커버를 분리한 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A'에 따른 배터리 팩의 횡단면도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 1의 배터리 팩의 종단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 복수 개의 배터리 모듈(100)과 팩 케이스를 포함하는 것으로서, 상기 팩 케이스(200)는 각 배터리 모듈(100)과 연통하는 가스 벤팅패스(221,222)를 구비한다. 상기 가스 벤팅패스(221,222)는 배터리 팩(10)에 포함된 어떤 배터리 모듈(100)에서 열적 이벤트가 발행한 때 벤팅 가스를 팩 케이스(200) 밖으로 배출시키기 위한 통로를 말한다.
본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 벤팅 가스를 팩 케이스(200) 밖으로 배출시키는 과정에서 다른 배터리 모듈(100)들이 열적 데미지를 최대한 받지 않도록 하며, 또한 고온의 파티클(배터리 셀에서 분출된 전극판 조각 또는 활물질 조각 등)은 배터리 팩(10)의 외부로 쉽게 빠져 나가지 않도록 하여 상기 고온의 파티클이 배터리 팩(10)의 외부에서 발화원으로 작용하는 것을 방지할 수 있게 가스 벤팅패스(221,222)가 구성될 수 있다. 이하에서 이러한 가스 벤팅패스(221,222)를 구비한 팩 케이스(200) 구성에 대해 자세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 팩 케이스(200)는, 상호 결합 가능하게 마련된 팩 트레이(210)와 팩 커버(220)를 포함한다. 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 팩 트레이(210)는 복수 개의 배터리 모듈(100)들을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고 상부가 개방된 형태로 마련될 수 있다.
예컨대, 상기 팩 트레이(210)는 상기 배터리 모듈(100)들의 하부를 지지하는 베이스부(211)와, 상기 베이스부(211)의 외곽 둘레를 따라 벽체를 형성하는 벽체부를 구비할 수 있다. 상기 베이스부(211)는 대략 사각판 형태로 마련되고, 벽체부는 상기 사각판형의 베이스부(211)의 외곽 둘레를 따라 벽체를 형성하는 제1 내지 제4 벽체를 포함할 수 있다. 이를테면, 도 2의 실시 구성에서 벽체부는 +X 방향의 제1 벽체(212), -Y 방향의 제2 벽체(213), -X 방향의 제3 벽체(214) 및 +Y 방향의 제4 벽체(215)를 포함할 수 있다. 상기 팩 커버(220)는 상기 팩 트레이(210)의 상부를 커버하며 상기 팩 트레이(210)와 결합 가능하게 마련될 수 있다.
특히, 본 실시예에 따른 상기 팩 커버(220)는 내부에 가스 벤팅패스(221,222)를 구비한다. 다시 말하면, 상기 가스 벤팅패스(221,222)는 도 3과 같이, 상기 팩 커버(220)를 형성하는 프레임 속에 내장된 형태로 마련될 수 있다. 이처럼 가스 벤팅패스(221,222)를 팩 커버(220)에 내장함으로써, 팩 케이스(200)의 내부에서 배터리 모듈(100)들이 배치된 공간과 벤팅 가스가 이동하는 공간을 분리시킬 수 있다. 특히, 면적이 넓은 팩 커버(220)에 가스 벤팅패스(221,222)를 내장함으로써 벤팅 가스의 배출 경로를 다각화할 수 있고 가스가 이동할 수 있는 영역 내지 전체 통로의 부피도 증대될 수 있다. 따라서 본 발명의 가스 벤팅패스는 많은 양의 벤팅 가스가 발생하더라도 배터리 팩의 외부로 벤팅 가스를 원활하게 배출하는데 효과적일 수 있다.
또한, 임의의 배터리 모듈(100)에서 발생한 벤팅 가스는 팩 커버(220)에 내장된 가스 벤팅패스를 따라 이동하게 구성되어 있음으로 배터리 모듈(100)들이 배치된 공간으로 유입되지 않는다. 따라서 벤팅 가스가 다른 배터리 모듈(100)들과 직접 접촉하지 않아 다른 배터리 모듈(100)들은 열적 데미지를 크게 받지 않을 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은 배터리 셀(110)들과 배터리 셀(110)들을 수용하는 모듈 하우징을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀(110)은 각형 이차전지, 원통형 이차전지 또는 파우치형 이차전지 등 어떠한 형태의 이차전지라도 적용될 수 있으며, 상기 모듈 하우징은 상기 배터리 셀(110)들을 외부 충격, 진동으로부터 보호할 수 있게 기계적 강성이 높은 소재로서, 바람직하게는 금속 소재로 마련될 수 있다.
각 배터리 모듈(100)은, 도 2와 같이, 팩 트레이(210)에 배치되고 그 상면에 가스 벤팅홀(121)을 구비할 수 있다. 그리고 각 배터리 모듈(100)은 상기 가스 벤팅홀(121)이 팩 커버(220)의 가스 벤팅패스에 개별적으로 연결되게 구성될 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)의 상면은 배터리 셀(110)들의 상부를 커버하는 모듈 하우징의 탑 플레이트를 의미하고, 가스 벤팅홀(121)은 상기 모듈 하우징의 탑 플레이트를 부분 절개 또는 천공하여 형성된 것일 수 있다. 예컨대 배터리 셀(110)의 단락 또는 과충전으로 인한 발화 이슈가 있을 때 배터리 셀(110)에서 화염, 고온의 파티클 및 벤팅 가스가 생성될 수 있다. 이때 상기 벤팅 가스는 상기 가스 벤팅홀(121)을 통해 배터리 모듈(100)의 내부에서 외부로 배출될 수 있다. 상기 가스 벤팅홀(121)에는 패킹부재(122)가 부착될 수 있다. 패킹부재(122)는 평상시 가스 벤팅홀(121)을 밀봉하여 외부에서 이물질이 배터리 모듈(100) 하우징 내부로 유입되지 않도록 한다.
상기 패킹부재(122)는, 일정 압력 이상에서 파열되거나 열에 의해 녹을 수 있는 소재로서 예컨대 플라스틱 재질로 구성될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)의 내부 발화 이슈가 있을 때, 가스의 압력 또는 열에 의해 플라스틱 재질인 패킹부재(122)가 소실되면 가스 벤팅홀(121)이 개방된다.
상기 가스 벤팅홀(121)은 팩 커버(220)의 가스 벤팅패스와 연통하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 상기 팩 커버(220)는 상기 가스 벤팅홀(121)과 상기 가스 벤팅패스를 연결하는 커넥션 관(225)을 더 구비할 수 있다. 상기 커넥션 관(225)은 예컨대, 벨로우즈 형태로 유연성과 신축성을 갖도록 구성될 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 팩 커버(220)는 커넥션 관(225)들을 구비하여, 팩 트레이(210)에 결합할 때, 상기 커넥션 관(225)이 대응하는 배터리 모듈(100)의 가스 벤팅홀(121)과 상하방향으로 매칭되게 구성될 수 있다. 상기 커넥션 관(225)은 그 일단부가 가스 벤팅패스와 연통하고 그 타단부는 팩 커버(220)의 표면에서 돌출되어 상기 배터리 모듈(100)의 가스 벤팅홀(121)을 커버할 수 있게 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 열적 이벤트 발생시 각 배터리 모듈(100)의 벤팅 가스는 온전히 팩 커버(220)의 가스 벤팅패스로 유입될 수 있다. 이에 상기 벤팅 가스가 주변의 다른 배터리 모듈(100)로 전이되는 것을 막을 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 커버(220)의 가스 벤팅패스는 제1 방향(X 방향)으로 연장되는 적어도 하나의 제1 벤팅패스(221) 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(Y 방향)으로 연장되고 상기 적어도 하나의 제1 벤팅패스(221)와 연통하는 적어도 하나의 제2 벤팅패스(222)를 포함한다.
상기 제1 벤팅패스(221)는 복수 개로서, 상기 팩 커버(220)에서 마주하는 양쪽 가장자리 영역에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 2개의 아웃터 패스(221a,221b)와 상기 2개의 아웃터 패스(221a,221b) 사이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 적어도 하나의 이너 패스(221c)를 포함할 수 있다.
상기 제2 벤팅패스(222)는 상기 2개의 아웃터 패스(221a,221b) 및 이너 패스(221c)에 교차하는 제2 방향(Y방향)으로 연장되고 교차하는 부분에서 상호 간 연통하도록 구성될 수 있다. 이러한 제2 벤팅패스(222)는 복수 개로서, 상기 복수 개의 제2 벤팅패스(222)들은 제1 방향을 따라 일정 간격마다 구성될 수 있다. 본 실시예의 팩 커버(220)는 제1 방향(X방향)을 따라 배터리 모듈(100)의 너비에 대응하는 간격마다 3개의 제2 벤팅패스(222a, 222b,222c)를 구비하고 있으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 2개 또는 4개 이상의 제2 벤팅패스(222)가 팩 커버(220)에 내장되도록 팩 커버(220)를 구성할 수도 있다.
이러한 구성에 의하면, 벤팅 가스가 배터리 팩(10)의 가스 배출구(219)를 향해 이동할 수 있는 경로가 보다 다양해질 수 있다. 즉, 벤팅 가스가 팩 커버(220)의 양쪽 가장자리의 2개의 아웃터 패스(221a,221b) 뿐만 아니라 상기 2개의 아웃터 패스(221a,221b)와 교차하는 복수 개의 제2 벤팅패스(222)를 따라 이동할 수 있다. 예컨대, 가스 벤팅패스 중 특정 부분에 파티클이 많이 쌓이면 벤팅 가스의 흐름이 방해될 수 있다, 그러나 본 실시예에 따른 가스 벤팅패스 구성에 의하면, 벤팅 가스가 이동할 수 있는 경로가 다양해 지므로 파티클로 막히 영역을 회피하여 다른 경로를 통해 이동할 수 있다.
특히, 대용량 배터리 팩(10)은 많은 개수의 배터리 모듈(100)을 포함한다. 이러한 대용량 배터리 팩(10)에 포함된 하나 이상의 배터리 모듈(100)에서 동시 다발적으로 벤팅 가스와 파티클이 발생하는 상황이 일어날 경우, 벤팅 가스를 원활하고 신속하게 배출하기 위해서는 본 실시예와 같이, 팩 커버(220)의 넓은 면적을 활용하여 다양하게 가스 이동 경로를 구성한 가스 벤팅패스가 효과적일 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 가스 벤팅패스는 상기 제1 벤팅패스(221)와 상기 제2 벤팅패스(222)가 교차하는 부분에 메쉬 필터(223)를 더 포함할 수 있다. 고온의 파티클은 배터리 팩(10)의 외부로 토출될 경우, 배터리 팩(10)의 외부에서 발화원이 될 수 있다. 이에 상기 메쉬 필터(223)는 파티클의 이동을 차단하여 파티클이 배터리 팩(10)의 외부로 배출되지 않도록 하는 역할을 한다. 특히, 본 실시예에 따른 메쉬 필터들(223a,223b,223c)은 상기 가스 벤팅패스의 출구, 즉 가스 배출구(219)에 가까울 수록 메쉬 구멍의 사이즈가 작은 것이 가스 벤팅패스에 적용될 수 있다. 이에 따르면, 도 4에서 화살표시와 같이 벤팅 가스와 파티클이 함께 이동할 때, 파티클이 n회차(n은 자연수) 이상 필터링될 수 있다. 또한, 메쉬 필터들(223a,223b,223c)의 메쉬 구멍 사이즈가 순차적으로 작아지게 구성되어 있어 하나의 메쉬 필터(223)와 다른 하나의 메쉬 필터(223) 사이의 가스 벤팅패스에 쌓이는 파티클의 양을 크기 별로 효과적으로 분산시킬 수 있다. 또한, 파티클이 상기 메쉬 필터(223)들을 통과하는 과정에서 금속 소재인 메쉬 필터와 열교환을 하여 온도가 낮아지게 되고, 최종적으로 저온의 초미세 파티클만 배터리 팩(10)의 외부로 배출되도록 할 수 있다.
다시 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 팩 커버(220)는 제1 벤팅패스(221)의 일단부에서 상기 팩 커버(220)의 외측으로 돌출되게 마련된 트레이 접속부(226)를 구비하고, 상기 팩 트레이(210)는 가스가 외부로 배출되는 가스 배출구(219)와, 상기 트레이 접속부(226)와 끼움 결합 가능하게 마련되는 연결홈부(217) 및 상기 연결홈부(217)와 상기 가스 배출구(219)가 연통하도록 상기 팩 트레이(210)의 몸체 내부에 구비되는 덕트부(218)를 포함할 수 있다.
이를테면, 도 2와 같이, 제1 벽체(212)와 제2 벽체(213) 그리고 제1 벽체(212)와 제4 벽체(215)가 교차하는 팩 트레이(210)의 코너 영역 및 제1 벽체(212)의 중심 영역에 연결홈부(217)가 구비될 수 있고, 이러한 연결홈부(217)에 상하 방향으로 끼움 결합 및 끼움 결합 해제될 수 있게 트레이 접속부(226)가 팩 커버(220)의 표면에서 하방 돌출된 형태로 구성될 수 있다.
트레이 접속부(226)는 제1 벤팅패스(221)의 개수에 대응하고 상기 제1 벤팅패스(221)와 연통하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 3과 같이 2개의 아웃터 패스(221a,221b)의 일단부와 하나의 이너 패스(221c)의 일단부에 트레이 접속부(226)가 각각 구비될 수 있다. 한편, 본 실시예는 이너 패스(221c)가 하나이나 본 실시예와 달리, 팩 커버(220)에는 2개 또는 3개 이상의 이너 패스(221c)가 구성될 수도 있고 각 이너 패스(221c)의 일단부마다 트레이 접속부(226)가 구비될 수 있다.
상기 팩 커버(220)의 트레이 접속부(226)와 상기 팩 트레이(210)의 연결홈부(217)는, 팩 커버(220)와 팩 트레이(210)를 상호 결합한 때, 도 4와 같이, 상호 간 억지 끼움되어 연결될 수 있다. 그리고 상기 팩 트레이(210)의 연결홈부(217)는, 도 3의 숨은선으로 나타낸 바와 같이, 팩 트레이(210)의 제1 벽체(212)에 내장된 덕트부(218)를 통해 가스 배출구(219)와 연통하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의해 팩 커버(220)의 가스 벤팅패스가 팩 트레이(210)의 가스 배출구(219)와 연통되고 벤팅 가스가 상기 가스 배출구(219)를 통해 최종적으로 배터리 팩(10)의 외부로 토출되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 열적 이벤트 발생시 배터리 모듈(100)들 간의 열 전이를 차단하기 위해 팩 케이스(200)의 내부 공간이 구획되게 구성될 수 있다. 이를 위해, 팩 트레이(210)는 내부 공간을 구획하는 적어도 하나의 제1 격벽(216)을 구비하고, 팩 커버(220)는 상기 제1 격벽(216)과 끼움 결합되는 제2 격벽(224)을 구비하여, 도 4와 같이 팩 커버(220)와 팩 트레이(210)를 결합한 때, 서로 이웃하는 배터리 모듈(100)들이 상기 제1 격벽(216)과 상기 제2 격벽(224)에 의해 공간적으로 차단되게 구성될 수 있다.
도 4와 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 팩 트레이(210)의 제1 격벽(216)은 상단 표면으로부터 소정 깊이 함몰 형성된 상단홈부(216a)를 구비하고, 팩 커버(220)의 제2 격벽(224)은 상기 상단홈부(216a)에 삽입 가능하게 마련된 삽입부(224a)를 구비할 수 있다. 따라서 팩 커버(220)와 팩 트레이(210)를 상호 결합하면, 상기 제1 격벽(216)과 상기 제2 격벽(224)이 연결되어 팩 케이스(200)의 내부 공간이 여러 개로 구획될 수 있다. 예컨대 어느 하나의 배터리 모듈(100)의 모듈 케이스의 측면부(120A)와 다른 하나의 배터리 모듈(100)의 측면부(120B) 사이 공간이 끼움 결합된 제1 격벽(216)과 제2 격벽(224)에 의해 차단될 수 있다. 따라서 상기 어느 하나의 배터리 모듈(100)에 열적 이벤트 발생시 인접한 상기 다른 하나의 배터리 모듈(100)로의 열 전이를 최대한 지연시킬 수 있다.
도 6은 도 5의 제1 격벽(216)과 제2 격벽(224)의 변형예를 나타낸 것으로서, 제1 격벽(216)과 제2 격벽(224)의 체결력을 보강한 것이다. 도 6의 실시 구성에 따른 제2 격벽(224)의 삽입부(224a)는 오목하게 내측으로 들어간 형태로 마련된 오목부(224b)를 구비하고, 제1 격벽(216)의 상단홈부(216a)는 상기 오목부(224b)와 형상 맞춤되는 압박부(216b)를 구비한다.
상기 제2 격벽(224)의 삽입부(224a)가 상기 제1 격벽(216)의 상단홈부(216a)에 완전히 끼워진 때, 도 6과 같이, 상기 오목부(224b)와 상기 압박부(216b)가 형합될 수 있다. 상기 압박부(216b)를 벌려 공간을 만들어 주지 않으면 상기 오목부(224b)가 상기 압박부(216b)에서 쉽게 빠지지 않는 구조이므로, 이러한 구조가 상기 제1 격벽(216)과 상기 제2 격벽(224) 간의 체결력을 강화시키는데 유리하게 작용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 횡단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 가스 벤팅패스의 부분 확대도이다.
전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 벤팅패스는 복수 개의 상기 배터리 모듈(100)과 일대일로 연통하는 복수의 단위 가스 벤팅패스(228a~228d)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 경우에도, 전술한 실시예처럼 가스 벤팅패스가 팩 커버(220)에 내장되고, 상기 가스 벤팅패스가 각 배터리 모듈(100)의 연통하도록 구성된 것을 같다. 그러나 본 발명의 다른 실시예는 전술한 실시예의 제1 벤팅패스(221) 중 이너 패스(221c)와 제2 벤팅패스(222)에 해당하는 가스 이동 경로가 생략된다. 또한, 전술한 실시예는 제1 벤팅패스(221) 중 아웃터 패스(221a,221b)가 복수의 배터리 모듈(100)들과 연통하는 구조이나 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 벤팅패스는 도 7 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 하나의 배터리 모듈(100)에 단위 가스 벤팅패스들(228a~228d) 중에서 하나와 개별적으로 연통하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 벤팅패스 구성에 의하면, 각 배터리 모듈(100)에서 발생하는 벤팅 가스는 각 단위 가스 벤팅패스(228a~228d)를 따라 이동하고 가스 배출구(219)를 통해 배터리 팩(10)의 외부로 배출될 수 있다.
따라서 예컨대, 어떤 하나의 배터리 모듈(100)에서 발생한 벤팅 가스는 상기 어떤 하나의 배터리 모듈(100)과 연결된 단위 가스 벤팅패스(228a~228d)를 따라서 이동하게 되므로 다른 배터리 모듈(100)의 내부로 유입될 가능성이 극히 낮다.
또한, 복수 개의 배터리 모듈(100)들에서 동시 다발적으로 벤팅 가스와 파티클이 분출하는 상황이 발생하더라도 서로 다른 배터리 모듈(100)에서 분출된 파티클들은 서로 다른 단위 가스 벤팅패스(228a~228d)들에 쌓이지 않음으로 각 단위 가스 벤팅패스(228a~228d)에 파티클이 과도하게 쌓이지 않을 수 있다. 또한, 각 배터리 모듈(100)의 벤팅 가스는 각 단위 가스 벤팅패스(228a~228d)를 따라 이동하므로 유동이 원활하고 가스 배출구(219)까지 벤팅 가스의 이동거리도 전술한 실시예보다 단축될 수 있어 벤팅 가스가 보다 신속하게 배터리 팩(10)의 외부로 배출될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩은 예컨대 차량 좌석 하부의 차체 프레임 또는 트렁크 공간에 설치될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
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. 복수 개의 배터리 모듈과, 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 팩 케이스;를 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    상기 배터리 모듈들을 수용할 수 있는 내부 공간을 구비하고 상부가 개방된 형태로 마련되는 팩 트레이; 및
    상기 팩 트레이의 상부를 커버하며 상기 팩 트레이와 결합하고, 각 상기 배터리 모듈과 연통하는 가스 벤팅패스를 내장한 팩 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 벤팅패스는,
    제1 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제1 벤팅패스; 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고 상기 적어도 하나의 제1 벤팅패스와 연통하는 적어도 하나의 제2 벤팅패스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 벤팅패스는 복수 개로서,
    상기 팩 커버에서 마주하는 양쪽 가장자리 영역에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 2개의 아웃터 패스와, 상기 2개의 아웃터 패스 사이에 위치하고 상기 제1 방향으로 연장되는 적어도 하나의 이너 패스를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제2 벤팅패스는 상기 2개의 아웃터 패스와 상기 이너 패스와 교차하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가스 벤팅패스는,
    상기 제1 벤팅패스와 상기 제2 벤팅패스가 교차하는 부분에 메쉬 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메쉬 필터는 복수 개이고,
    상기 가스 벤팅패스의 출구에 가까울 수록 메쉬 구멍의 사이즈가 작게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    각 상기 배터리 모듈은 상면에 가스 벤팅홀을 구비하고,
    상기 팩 커버는, 상기 가스 벤팅홀과 상기 가스 벤팅패스를 연결하는 커넥션 관을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 벤팅홀은 일정 압력 이상에서 파열되게 마련된 패킹부재로 커버된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 팩 커버는,
    상기 제1 벤팅패스의 일단부에서 상기 팩 커버의 외측으로 돌출되게 마련된 트레이 접속부를 구비하고,
    상기 팩 트레이는,
    가스가 외부로 배출되는 가스 배출구;
    상기 트레이 접속부와 끼움 결합 가능하게 마련되는 연결홈부; 및
    상기 연결홈부와 상기 가스 배출구가 연통하도록 상기 팩 트레이의 몸체 내부에 구비되는 덕트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팩 트레이는 내부 공간을 구획하는 적어도 하나의 제1 격벽을 구비하고,
    상기 팩 커버는 상기 제1 격벽과 끼움 결합되는 제2 격벽을 구비하여,
    서로 이웃하는 상기 배터리 모듈들이 상기 제1 격벽과 상기 제2 격벽에 의해 공간적으로 차단되게 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 격벽은 상단 표면으로부터 소정 깊이 함몰 형성된 상단홈부를 구비하고, 상기 제2 격벽은 상기 상단홈부에 삽입 가능하게 마련된 삽입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 삽입부는 오목하게 내측으로 들어간 형태로 마련된 오목부를 구비하고,
    상기 상단홈부는 그 속에 상기 삽입부가 끼워진 때, 상기 오목부와 형상 맞춤되게 마련된 압박부를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스 벤팅패스는,
    복수 개의 상기 배터리 모듈과 일대일로 연통하는 복수의 단위 가스 벤팅패스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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