WO2025105809A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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WO2025105809A1
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battery
battery pack
pack
battery cells
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이정훈
김수열
정혜미
한민희
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LG Energy Solution Ltd
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a vehicle including the same.
  • Secondary batteries which have high applicability according to product group and electrical characteristics such as high energy density, are widely used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric power sources. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for environmental friendliness and energy efficiency enhancement, not only because they can drastically reduce the use of fossil fuels, but also because they do not generate any by-products from energy use.
  • the types of secondary batteries widely used today include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries.
  • a high output voltage is required, a plurality of battery cells are connected in series to form a battery module or battery pack.
  • a plurality of battery cells are connected in parallel to form a battery module or battery pack in order to increase the charge/discharge capacity. Accordingly, the number of battery cells included in the battery module or pack can be set in various ways depending on the required output voltage or charge/discharge capacity.
  • battery cells undergo chemical reactions during charging and discharging, their performance may deteriorate if they are used in an environment higher than the appropriate temperature, and if the heat cannot be controlled to the appropriate temperature, there is always a possibility of unexpected ignition or explosion. Therefore, if a thermal event such as thermal runaway occurs inside the battery pack, the high-temperature gas or flames emitted from the battery cells contained inside may be transferred to adjacent battery modules, causing a chain reaction of explosions in the battery modules, which is very dangerous.
  • the problem that the present invention seeks to solve is to provide a battery pack that can prevent or suppress thermal runaway propagation between battery modules by minimizing the thermal energy received by adjacent battery modules when thermal runaway occurs in a battery module.
  • Another problem that the present invention seeks to solve is to provide a vehicle including such a battery pack.
  • the present invention includes a pack case in which a plurality of battery cells; and a plurality of accommodation spaces configured to accommodate the plurality of battery cells in a divided manner are formed, at least one of the plurality of accommodation spaces is provided with a venting portion configured to discharge a venting gas discharged from the battery cells to the outside of the accommodation space, and a venting channel configured to communicate with the venting portion is formed.
  • the above pack case is configured to partition the plurality of accommodation spaces and includes a cross beam in which the venting path is formed inside, and the venting portion can be provided on the cross beam.
  • the module case may further include a module configured to accommodate battery cells provided in each of the above-described accommodation spaces, and having a venting hole formed on one surface facing the venting portion so that the venting gas is discharged to the outside.
  • the venting path may further include a movable member provided inside the venting path to partition the venting path and configured to be at least partially movable by the venting gas.
  • the volume of the above-mentioned venting path can be configured to expand.
  • the above moving member may be configured such that at least a portion thereof is elastically deformed by the venting gas.
  • It may further include an opening/closing member configured to cover the above venting portion and configured to open the venting portion by the venting gas or heat.
  • the above opening/closing member may include a cover plate configured to cover the venting portion and rotatable by the venting gas, and a hinge portion coupled to the cover plate.
  • the above opening/closing member may be configured to be melted by the heat.
  • the above pack case is configured to accommodate the plurality of battery cells and includes a base frame in which the venting path is formed, and the venting portion can be provided on the base frame.
  • the pack case is configured to partition the plurality of accommodation spaces and includes a cross beam configured to be spaced apart from the battery cells by a predetermined distance, and the venting portion may be provided between the battery cells and the cross beam.
  • the above pack case may further include an upper cover configured to be open at the top and configured to be coupled to the open top of the pack case to seal each of the receiving spaces.
  • the present invention provides an automobile characterized by including a battery pack according to the present invention.
  • the thermal energy received by an adjacent battery module can be minimized.
  • the propagation of thermal runaway between battery modules can be prevented or suppressed, thereby ensuring the safety and reliability of the battery pack.
  • high-temperature gas or flames, etc. can be quickly discharged to the outside of the battery pack, so that heat accumulation inside the battery pack can be eliminated.
  • the present invention may have various other effects, which will be described in each embodiment, or an explanation of effects that can be easily inferred by a person skilled in the art will be omitted.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a battery pack according to one embodiment of the present invention. For example, it may be a drawing showing the cross-section I-I' of FIG. 1.
  • FIG. 4 is an overall perspective view of a battery module included in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a battery pack to which a movable member is applied according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a drawing for explaining one embodiment of the movement of the movable member when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a drawing for explaining another embodiment in which the movable member moves when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a battery pack to which an opening/closing member is applied according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a drawing for explaining that the opening/closing member opens when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a battery pack to which an opening/closing member is applied according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a drawing for explaining that the opening/closing member opens when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 10.
  • Figure 12 is an exploded perspective view of the opening/closing member applied to the battery pack of Figure 10.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of a vehicle including a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • the present invention includes various embodiments. For each embodiment, redundant descriptions of substantially identical or similar configurations will be omitted, and descriptions will be made focusing on differences.
  • the X-axis direction depicted in the drawing may mean a front-back direction
  • the Y-axis direction may mean a left-right direction perpendicular to the X-axis direction and the horizontal plane (X-Y plane)
  • the Z-axis direction may mean an up-down direction (vertical direction) perpendicular to both the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery pack according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a battery pack according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a battery pack according to one embodiment of the present invention. For example, it may be a drawing showing a cross-section taken along line I-I' of FIG. 1.
  • a battery pack (10) may include a battery cell (100) and a pack case (200).
  • a plurality of battery cells (100) may be included. And, although not shown in the drawing, the plurality of battery cells (100) may include an electrode assembly, a cell case that accommodates the electrode assembly, and an electrode lead that is connected to the electrode assembly and extends outward from the cell case to function as an electrode terminal. At this time, the plurality of battery cells (100) may be electrically connected to each other.
  • the battery cell (100) may be a pouch type secondary battery.
  • the cell case of such a pouch type secondary battery may be configured in a pouch shape in which a metal layer made of aluminum is interposed between polymer layers.
  • a plurality of battery cells (100) can be arranged in a parallel manner in the front-back direction (X-axis direction) while standing vertically (Z-axis direction), as shown in FIG. 2.
  • the present invention is not limited by the specific type or shape of the battery cell (100), and various battery cells (100) known at the time of application of the present invention may be employed to configure the battery pack (20) of the present invention.
  • a pouch-type secondary battery having a high energy density and easy stacking is targeted as shown in the drawing, but it is of course possible for a cylindrical or square secondary battery to be applied as the battery cell (100).
  • the pack case (200) may be configured to accommodate a plurality of battery cells (100).
  • the pack case (200) may be formed with a plurality of accommodation spaces (S) configured to accommodate a plurality of battery cells by division.
  • the accommodation space (S) may be an empty space and may be provided in a shape capable of accommodating a predetermined number of divided battery cells (100) therein.
  • the accommodation space (S) may be provided in a shape capable of accommodating battery cells (100) therein through a cross beam (230) described below.
  • the pack case (200) may be made of a material that can ensure mechanical strength, such as metal or plastic, such as steel or SUS, or may include such a material, in order to safely protect the battery cells (100) contained therein.
  • the pack case (200) may include a venting portion (H).
  • the venting portion (H) may be configured to allow venting gas discharged from the battery cell (100) to be discharged outside the receiving space (S).
  • a plurality of venting portions (H) may be provided.
  • the venting portion (H) may be provided in at least one of the plurality of receiving spaces.
  • the pack case (200) may include a venting path (P).
  • the venting path (P) may mean a passage through which venting gas or the like flows.
  • the venting path (P) may be configured to be in communication with the venting section (H).
  • the venting path (P) may be configured to be in communication with the receiving space (S) through the venting section (H).
  • the venting euro (P) may be formed inside the pack case (200).
  • the inside of the pack case (200) may mean a predetermined space provided separately inside the pack case (200), or may mean a hollow space formed in a plurality of beams or plates forming the pack case (200), as illustrated in FIG. 3.
  • the venting part (H) can be configured so that the venting gas generated in each accommodation space (S) flows into the venting path (P) formed inside the pack case (200).
  • the venting part (H) when thermal runaway of the battery cell (100) occurs, high-temperature gas or flames generated in each accommodation space (S) can be individually discharged to the outside, so that heat propagation to the battery cells (100) provided in other accommodation spaces (S) can be minimized. That is, according to the above-described embodiment of the present invention, even if a thermal event occurs in a certain accommodation space (S), it can be prevented from affecting other accommodation spaces (S). Accordingly, thermal runaway propagation within the battery pack (20) can be prevented or suppressed, so that the safety and reliability of the battery pack (20) can be guaranteed.
  • venting gas, etc. generated in the battery cell (100) can be quickly discharged to the outside of the pack case (200) by flowing into the venting path (P) through the venting portion (H). Accordingly, heat accumulation inside the battery pack (20) can be eliminated.
  • the pack case (200) may include a base frame (210) and a plurality of side frames (220).
  • the base frame (210) may be configured to allow a plurality of battery cells (100) to be installed.
  • the base frame (210) may form a lower surface of the pack case (200) and may be provided in a square plate shape.
  • the base frame (210) may be provided with a flat upper surface so that the module case (120) may be stably installed.
  • a plurality of side frames (220) may be provided to extend upward from each corner of the base frame (210).
  • the plurality of side frames (220) may be provided to surround a plurality of battery cells (100). More specifically, the plurality of side frames (220) may be provided as a right wall located at the -Y direction side end of the base frame (210), a rear wall located at the +X direction side end, a left wall located at the +Y direction side end, and a front wall located at the -X direction side end, respectively, to form a side surface of the pack case (200).
  • the plurality of battery cells (100) may be modularized into a plurality of battery modules (10).
  • the plurality of battery modules (10) may be adjacently arranged in the front-back direction and/or the left-right direction along a number of rows.
  • the plurality of battery modules (10) may be arranged in four rows along the front-back direction (X-axis direction) and in two rows along the left-right direction (Y-axis direction).
  • the pack case (200) may include a center beam (240).
  • the center beam (240) may be provided to connect the side frames (220) facing each other among a plurality of side frames (220).
  • at least one of the center beams (240) may be provided to extend in the left-right direction to connect the right wall and the left wall among the side frames (220).
  • the center beam (240) may be configured to partition between a plurality of battery modules (10) arranged in multiple rows.
  • the center beam (240) may be provided between battery modules (10) arranged in two rows in the left-right direction. Accordingly, the plurality of battery modules (10) may be provided spaced apart by the center beam (240).
  • the pack case (200) may include a cross beam (230).
  • the cross beam (230) may be configured to partition a plurality of receiving spaces (S).
  • a plurality of cross beams (230) may be provided.
  • the cross beams (230) may be provided to connect the side frames (220) and the center beams (240).
  • the cross beams (230) may be provided to connect the left and right walls of the side frames (220) and the center beam (240), respectively.
  • the cross beams (230) may be provided between a plurality of battery modules (10) arranged in four rows along the front-rear direction to partition the battery modules (10).
  • the cross beam (230) may be provided to protrude upwardly from the battery cell (100). According to the above-described embodiment of the present invention, since the cross beam (230) is configured to extend upwardly from the battery cell (100), the adjacent receiving space (S) is reliably separated by the cross beam (230), thereby preventing heat propagation.
  • the venting path (P) may be formed inside the cross beam (230).
  • the venting path (P) of the cross beam (230) may be provided to be in communication with at least one receiving space (S).
  • a venting portion (H) may also be provided on the cross beam (230).
  • the venting portion (H) may be formed on a side of the cross beam (230) facing the battery module (10).
  • a plurality of venting portions (H) may be provided on one cross beam (230). Accordingly, venting gas, etc. generated from the battery cell (100) may directly move to the venting path (P) formed inside the cross beam (230) through the venting portion (H) provided on the cross beam (230).
  • the pack case (200) may include a discharge unit (250).
  • the discharge unit (250) may be configured to discharge gas generated from battery cells (100) stored inside to the outside of the pack case (200).
  • the discharge unit (250) may be configured to open by the pressure of the venting gas to discharge the venting gas to the outside of the pack case (200).
  • the discharge portion (250) may be configured to open and close depending on the internal pressure inside the pack case (200).
  • the discharge portion (250) may be configured in the form of a hole.
  • the present invention is not limited by the specific type or shape of the discharge portion (250), and various discharge portions (250) known at the time of filing of the present invention may be employed to configure the battery pack (20) of the present invention.
  • the discharge unit (250) may be provided on the side of the pack case (200), i.e., on the side frame (220).
  • the discharge unit (250) may be configured to discharge gas generated from the battery cell (100) housed inside the pack case (200) to the outside of the pack case (200).
  • the venting gas of the venting path (P) may be configured to be discharged to the outside of the pack case (200) through the discharge unit (250).
  • a plurality of discharge units (250) may be provided.
  • the discharge unit (250) may be provided in at least one side frame (220) among a plurality of side frames (220).
  • the discharge units (250) may be separately formed in two or more side frames (220), or two or more may be formed in one side frame (220).
  • the number or location of the discharge unit (250) described based on the embodiment of Fig. 2 is only an example, and it is obvious that the number or location may be changed to various other numbers or locations.
  • FIG. 4 is an overall perspective view of a battery module included in a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • a plurality of battery cells (100) may be modularized into one or more battery modules (10). That is, a battery pack (20) according to the present invention includes a plurality of battery modules (10), and a plurality of battery cells (100) included in a battery pack (20) may be divided and included in a plurality of battery modules (10). At this time, a plurality of battery cells (100) included in a battery module (10) may be electrically connected to each other.
  • a plurality of battery modules (10) may be individually provided in each accommodation space (S) of the pack case (200).
  • the battery pack (20) according to the present invention may include a module case (11).
  • the module case (11) may be configured to have an empty space formed therein so as to accommodate at least some of the plurality of battery cells (100) in the internal space.
  • the module case (11) may be configured to accommodate the battery cells (100) provided in each accommodation space (S). That is, the module case (11) may be included in each accommodation space (S) to group the plurality of battery cells (100) into several battery modules (10), and may become a boundary that physically limits the internal space of each battery module (10).
  • the battery module (10) may include a busbar assembly and/or module terminals electrically connected to a plurality of battery cells (100) housed therein.
  • the battery module (10) may include a venting hole (12).
  • the venting hole (12) may be configured to allow gas generated from a battery cell (100) housed inside the module case (11) to be discharged to the outside of the module case (11).
  • the venting hole (12) may be provided in the module case (11) to enable directional venting in a specific direction.
  • the venting hole (12) may be provided on one side of the module case (11) facing the venting portion (H).
  • the venting hole (12) may be provided on the side of the module case (11) facing the cross beam (230). Accordingly, the venting gas or the like may be induced to move directly toward the venting portion (H).
  • venting gas, etc. discharged from the venting hole (12) facing the venting portion (H) can directly move to the venting path (P) formed in the pack case (200), the venting gas, etc. can be discharged to the outside of the receiving space (S) more quickly.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a battery pack to which a movable member is applied according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a drawing for explaining one embodiment in which the movable member moves when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a drawing for explaining another embodiment in which the movable member moves when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 5.
  • the battery pack (20) may further include a movable member (300).
  • the movable member (300) may be provided inside the venting path (P).
  • the movable member (300) may be provided on the cross beam (230).
  • the movable member (300) may be configured to partition the venting path (P).
  • the movable member (300) may be configured to partition the venting path (P) in a horizontal or vertical direction. Accordingly, the venting path (P) may be separated and partitioned into a plurality of pieces.
  • the partitioned venting paths (P) may be configured so that venting gas, etc. do not communicate with each other.
  • the length of the movable member (300) may be configured to correspond to the height or width of the venting path (P).
  • the movable member (300) may be configured to be at least partially movable by the venting gas.
  • the movable member (300) may be configured to be moved entirely, or a portion of the movable member (300) may be moved.
  • the movable member (300) can move in the direction in which the venting gas moves. Specifically, the movable member (300) can be configured to move toward the venting member (H) provided in the adjacent receiving space (S) (the left receiving space in FIG. 5) by the pressurizing force of the venting gas introduced through the venting member (H) provided in the receiving space (S) (the right receiving space in FIG. 5) where the thermal event occurs.
  • the volume of the venting path (P) may be configured to expand.
  • the expansion of the volume of the venting path (P) may mean that the volume of the venting path (P) provided on the side of the receiving space (S) where the event occurs among the venting paths (P) partitioned by the movable member (300) is expanded.
  • the volume of the venting path (P) through which the venting gas can flow is further increased, so that more venting gas can flow in the venting path (P).
  • the venting gas and the like can be discharged more quickly and smoothly through the venting path (P).
  • the movable member (300) may include a partition member configured in a plate shape and an elastic member connected to the partition member.
  • the partition member may be provided with a material having heat resistance and/or fire resistance.
  • the partition member may be configured to be movable in at least one direction by a venting gas while partitioning the venting path (P).
  • the elastic member may be configured to control the moving motion of the partition member. That is, the partition member may be configured to be moved by the elastic force of the elastic member.
  • the movable member (300) may be configured such that at least a portion thereof is elastically deformed by the venting gas.
  • both ends of the movable member (300) may be configured to be fixed to the pack case (200), such as the cross beam (230).
  • the movable member (300) may be provided with an elastic pad, etc. According to the above embodiment, when the venting gas flows into the venting path (P) through the venting portion (H), the central portion of the movable member (300) is elastically deformed by the pressure of the venting gas, so that it can move in at least one direction.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a battery pack to which an opening/closing member is applied according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a drawing for explaining that the opening/closing member is opened when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 8.
  • the battery pack (20) may further include an opening/closing member (400).
  • the opening/closing member (400) may be configured to cover the venting portion (H).
  • the opening/closing member (400) may be configured to open the venting portion (H) by venting gas or heat generated when a thermal event of the battery cell (100) occurs.
  • the opening/closing member (400) may be provided in the pack case (200) in which the venting path (P) is formed.
  • the opening/closing member (400) may be provided on at least one side of the cross beam (230).
  • the opening/closing member (400) may include a cover plate (401a) and a hinge portion (401b).
  • the cover plate (401a) may be configured to cover the venting portion (H).
  • the cover plate (401a) may be provided to the pack case (200).
  • the cover plate (401a) may be provided to the cross beam (230).
  • the cover plate (401a) may be rotatably coupled by the venting gas.
  • the cover plate (401a) may be configured to open or close the interior of the receiving space (S) according to the pressure caused by the venting gas due to the thermal runaway of the battery cell (100).
  • the cover plate (401a) can be rotatably coupled to the venting portion (H) via a hinge portion (401b).
  • the hinge portion (401b) can be coupled to the cover plate (401a).
  • the hinge portion (401b) can be configured to have an elastic body to control the rotational motion of the cover plate (401a).
  • the elastic body can be a hinge spring.
  • the cover plate (401a) can maintain the closed state of the venting portion (H) by the elastic force of the elastic body provided in the hinge portion (401b) in a state where the thermal runaway phenomenon of the battery cell (100) does not occur.
  • the cover plate (401a) may be configured to open toward the venting path (P) to discharge the venting gas and/or flame to the outside of the receiving space (S) when the pressure inside the receiving space (S) rises above the reference pressure due to thermal runaway of the battery cell (100).
  • the pressure inside the receiving space (S) when the pressure inside the receiving space (S) is above the reference pressure, it may mean that the pressure inside the receiving space (S) is greater than the pressure of the venting path (P) due to the generation of the venting gas.
  • the pressurizing force of the air inside the receiving space (S) applied to the cover plate (401a) by the venting gas may be higher than the elastic force of the hinge part (401b) that tries to maintain the closed state of the cover plate (401a).
  • the cover plate (401a) is opened by the pressure of the venting gas, so that the venting gas can be quickly discharged to the outside of the receiving space (S) through the venting portion (H).
  • the cover plate (401a) When the cover plate (401a) is opened by the pressure of the venting gas, the cover plate (401a) may be configured to open at an acute angle with respect to the venting portion (H).
  • the venting gas, etc. discharged from the inside of the receiving space (S) due to the thermal runaway of the battery cell (100) can be discharged to the venting path (P) along the inner surface of the cover plate (401a) arranged at an angle with respect to the venting portion (H). Accordingly, the flow of the venting gas, etc. in the direction of the venting path (P) can be more reliably guided.
  • the cover plate (401a) may be configured to open in only one direction.
  • the one direction may be defined as a direction toward the inside of the venting path (P).
  • the cover plates (401a) provided in each venting portion (H) may be configured to open only in a direction toward the inside of the venting path (P). Accordingly, the direction in which the cover plate (401a) provided in the venting portion (H) on the side of the receiving space (S) where the thermal event occurs is opened may be configured to be opposite to the direction in which the cover plate (401a) provided in the venting portion (H) on the side of the adjacent receiving space (S) is opened.
  • the venting part (H) provided in the receiving space (S) where the thermal event occurred and the venting part (H) provided in another receiving space (S) can be prevented from being opened simultaneously. Accordingly, the safety of the battery pack (10) can be enhanced by suppressing the movement of venting gas or heat to the battery cell (100) provided in the other receiving space (S).
  • the cover plate (401a) may be configured to close the accommodation space (S) when the venting gas is discharged to the outside and the pressure within the accommodation space (S) drops below the reference pressure.
  • the pressure within the accommodation space (S) is below the reference pressure, it may mean that the pressure within the accommodation space (S) is lower than the pressure of the venting path (P) when the venting gas is discharged to the outside.
  • not only the pressing force of the venting path (P) applied to the cover plate (401a) but also the elastic force of the hinge part (401b) that attempts to maintain the closed state of the cover plate (401a) may be added.
  • the cover plate (401a) may be smoothly driven in the outward direction of the venting path (P) by the pressure difference between the inside of the accommodation space (S) and the venting path (P) to close the accommodation space (S).
  • the cover plate (401a) when the amount of venting gas discharged is reduced, the cover plate (401a) facilitates the closing of the receiving space (S), thereby reliably blocking the backflow of venting gas and/or flame into the receiving space (S). In addition, by blocking the inflow of oxygen into the receiving space (S), additional ignition within the receiving space (S) can be suppressed.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a battery pack to which an opening/closing member is applied according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a drawing for explaining that the opening/closing member is opened when a thermal event occurs in the battery pack of FIG. 10
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of the opening/closing member applied to the battery pack of FIG. 10.
  • an opening/closing member (400) may be configured to be melted by heat.
  • the opening/closing member (400) can maintain the closed state of the venting portion (H) when the thermal runaway phenomenon of the battery cell (100) does not occur.
  • the opening/closing member (400) can open the venting portion (H) by melting due to direct heat such as high-temperature venting gas and/or flame generated inside the receiving space (S) due to the thermal runaway of the battery cell (100). Accordingly, the venting gas and/or flame can be configured to be discharged toward the venting path (P).
  • the opening/closing member (400) when a thermal event occurs in a certain receiving space (S), the opening/closing member (400) is easily melted by the heat of the venting gas and/or flame, thereby opening the venting portion (H), thereby allowing the venting gas to be quickly discharged to the outside of the receiving space (S).
  • the venting portion (H) provided in another adjacent receiving space (S) is maintained in a closed state because the opening/closing member (400) is not melted, thereby preventing heat diffusion.
  • the opening/closing member (400) may include a sealing portion (402a) and a cover portion (402b). More specifically, a venting portion (H) is provided on at least one side of the receiving space (S), and the venting portion (H) may be sealed by inserting the sealing portion (402a) into the venting portion (H). Accordingly, the closed state of the venting portion (H) can be reliably maintained in a state where no thermal event such as thermal runaway occurs.
  • cover part (402b) may be provided on one side of the sealing part (402a), that is, on the outside of the venting path (P).
  • the cover part (402b) may be configured to cover the sealing part (402a).
  • the cover part (402b) may be connected to the pack case (200) by bolting or welding. Accordingly, since the cover part (402b) is provided, even if an external impact or vibration occurs, the sealing part (402a) may be prevented from being easily separated from the venting part (H), and the sealing part (402a) may be protected.
  • the venting path (P) may be formed in the base frame (210). That is, the venting path (P) may be formed at the bottom of the battery cells (100).
  • the venting portion (H) may also be provided in the base frame (210).
  • the venting portion (H) may be configured to communicate with the venting path (P) formed in the base frame (210). Accordingly, the receiving space (S) may be communicated with the venting path (P) formed at the bottom of the battery cells (100) through the venting portion (H).
  • a mounting portion may be formed so that a sealing portion (402a) is mounted on the side where the venting portion (H) is provided in the base frame (210).
  • the mounting portion may be configured to prevent the sealing portion (402a) from falling into the lower venting path (P) due to gravity. Accordingly, the sealing portion (402a) can stably seal the venting portion (H) by being mounted on the mounting portion.
  • the cross beam (230) may be configured to be spaced apart from the battery cell (100) by a predetermined distance.
  • the venting portion (H) may be provided between the battery cell (100) and the cross beam (230). That is, a venting path (P) may be formed in the base frame (210), and the venting portion (H) may be provided in a space formed between the battery cell (100) and the cross beam (230) in the base frame (210).
  • the cover portion (402b) may be configured to protrude upward from the base frame (210). That is, the cover portion (402b) may be provided between the battery cell (100) and the cross beam (230). In addition, the cover portion (402b) may be provided in contact with the battery cell (100) and the cross beam (230). According to the above-described embodiment of the present invention, the battery cell (100) and the cross beam (230) may be configured not to move in the horizontal direction by the cover portion (402b). Accordingly, movement of the battery cells (100) may be prevented even when an external impact or vibration occurs.
  • the pack case (200) may be configured to have an open upper portion.
  • the battery pack (20) may further include an upper cover (500) coupled to the open upper portion of the pack case (200).
  • the upper cover (500) may be configured to seal each of the accommodation spaces (S).
  • the upper cover (500) may be configured to be folded to correspond to the structure of the pack case (200).
  • the upper cover (500) may be configured to have a portion provided on the upper portion of the cross beam (230) folded to correspond to the shapes of the battery cells (100) and the cross beam (230).
  • the upper cover (500) is configured to seal each accommodation space (S)
  • thermal damage to battery cells (100) provided in adjacent accommodation spaces (S) can be minimized when a thermal event occurs.
  • the safety of the battery pack (20) can be secured.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of a vehicle including a battery pack according to one embodiment of the present invention.
  • a vehicle (30) according to one embodiment of the present invention may include one or more battery packs (20) according to one embodiment of the present invention.
  • the vehicle (30) according to the present invention may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle.
  • the vehicle (30) includes a four-wheeled vehicle and a two-wheeled vehicle.
  • the vehicle (30) may be operated by receiving power from the battery pack (20) according to one embodiment of the present invention.

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Abstract

본 발명은, 복수 개의 배터리 셀; 및 상기 복수 개의 배터리 셀이 분할 수용되도록 구성되는 복수 개의 수용 공간이 형성되고, 상기 복수 개의 수용 공간 중 적어도 하나에 상기 배터리 셀로부터 배출되는 벤팅 가스가 상기 수용 공간의 외부로 배출되도록 구성되는 벤팅부가 구비되며, 상기 벤팅부와 연통되도록 구성되는 벤팅 유로가 형성되는 팩 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은, 2023년11월17일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제 10-2023-0159747호에 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 주목받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 모듈 내지 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 충방전 용량을 높이기 위해 복수 개의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 모듈이나 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 배터리 셀은 충방전 시 화학 반응을 수반하기 때문에 적정 온도보다 높은 환경에서 사용되는 경우 성능이 저하될 수 있고, 적정 온도로 열제어가 되지 못할 경우 예기치 못하게 발화나 폭발 가능성이 상존한다. 따라서, 배터리 팩 내부에서 열 폭주(thermal runaway)와 같은 열적 이벤트가 발생하는 경우, 내부에 포함된 배터리 셀에서 분출되는 고온의 가스나 화염 등이 인접한 배터리 모듈들로 전이되어 연쇄적인 배터리 모듈의 폭발을 초래할 수 있기 때문에 매우 위험하다.
따라서, 배터리 모듈의 열 폭주 발생 시, 인접하는 배터리 모듈이 받는 열 에너지를 최소화하여 배터리 모듈 간 열 폭주 전파를 방지 내지 억제할 수 있는 구조가 개발될 필요성이 있다.
또한, 배터리 모듈의 열 폭주 발생 시, 배터리 모듈에서 발생된 고온의 가스나 화염 등을 배터리 팩의 외부로 신속하게 배출시켜 배터리 팩 내부의 열 축적이 해소될 수 있는 구조가 개발될 필요성이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배터리 모듈의 열 폭주 발생 시, 인접하는 배터리 모듈이 받는 열 에너지를 최소화하여 배터리 모듈 간 열 폭주 전파를 방지 내지 억제할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 복수 개의 배터리 셀; 및 상기 복수 개의 배터리 셀이 분할 수용되도록 구성되는 복수 개의 수용 공간이 형성되고, 상기 복수 개의 수용 공간 중 적어도 하나에 상기 배터리 셀로부터 배출되는 벤팅 가스가 상기 수용 공간의 외부로 배출되도록 구성되는 벤팅부가 구비되며, 상기 벤팅부와 연통되도록 구성되는 벤팅 유로가 형성되는 팩 케이스를 포함한다.
상기 팩 케이스는 상기 복수 개의 수용 공간을 구획하도록 구성되며, 내부에 상기 벤팅 유로가 형성되는 크로스 빔을 포함하고, 상기 벤팅부는 상기 크로스 빔에 구비될 수 있다.
각각의 상기 수용 공간에 구비되는 배터리 셀을 수용하도록 구성되며, 상기 벤팅부와 마주하는 일면에 상기 벤팅 가스가 외부로 배출되도록 구성되는 벤팅홀이 형성되는 모듈 케이스를 더 포함할 수 있다.
상기 벤팅 유로의 내부에 구비되어 상기 벤팅 유로를 구획하며, 상기 벤팅 가스에 의해 적어도 부분적으로 이동 가능하게 구성되는 이동 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 부재가 상기 벤팅 가스에 의해 이동하는 경우, 상기 벤팅 유로의 부피가 확장되도록 구성될 수 있다.
상기 이동 부재는 적어도 일부가 상기 벤팅 가스에 의해 탄성 변형되도록 구성될 수 있다.
상기 벤팅부를 커버하도록 구성되며 상기 벤팅 가스나 열에 의해 상기 벤팅부가 개방되도록 구성되는 개폐 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 개폐 부재는 상기 벤팅부를 커버하도록 구성되며 상기 벤팅 가스에 의해 회동 가능하게 구성되는 커버 플레이트와, 상기 커버 플레이트에 결합되는 힌지부를 포함할 수 있다.
상기 개폐 부재는 상기 열에 의해 용융되도록 구성될 수 있다.
상기 팩 케이스는 상기 복수 개의 배터리 셀이 안착되도록 구성되며 상기 벤팅 유로가 형성되는 베이스 프레임을 포함하고, 상기 벤팅부는 상기 베이스 프레임에 구비될 수 있다.
상기 팩 케이스는 상기 복수 개의 수용 공간을 구획하도록 구성되며 상기 배터리 셀과 소정 간격 이격되도록 구성되는 크로스 빔을 포함하고, 상기 벤팅부는 상기 배터리 셀과 상기 크로스 빔 사이에 구비될 수 있다.
상기 팩 케이스는 상부가 개방되도록 구성되고, 상기 팩 케이스의 개방된 상부에 결합되어 각각의 수용 공간을 밀폐시키도록 구성되는 상부 커버를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 모듈의 열 폭주 발생 시, 인접하는 배터리 모듈이 받는 열 에너지를 최소화할 수 있다. 이로써, 배터리 모듈 간 열 폭주 전파가 방지 내지 억제되어 배터리 팩의 안전성과 신뢰성이 보장될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 모듈의 열 폭주 발생 시, 각각의 배터리 모듈에서 발생된 고온의 가스나 화염 등을 개별적으로 배터리 팩의 외부로 배출시킬 수 있으므로, 다른 배터리 모듈로 열 전파되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 고온의 가스나 화염 등을 신속하게 배터리 팩의 외부로 배출시킬 수 있으므로, 배터리 팩 내부의 열 축적이 해소될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리 팩이 장착된 장치의 열 폭주 현상에 따른 이벤트, 이를테면 화재나 폭발 등을 방지하거나 지연시킬 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시 구성에서 설명하거나, 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
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 팩의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다. 예를 들어, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'단면을 나타낸 도면일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈의 전체 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 부재가 적용된 배터리 팩의 주요 부분의 단면도이다.
도 6은 도 5의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 이동 부재가 이동하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 이동 부재가 이동하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐 부재가 적용된 배터리 팩의 주요 부분의 단면도이다.
도 9는 도 8의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 개폐 부재가 개방되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개폐 부재가 적용된 배터리 팩의 주요 부분의 단면도이다.
도 11은 도 10의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 개폐 부재가 개방되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 10의 배터리 팩에 적용된 개폐 부재의 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩이 포함되는 자동차의 개략적인 사시도이다.
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 안되며, 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 일 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.
또한, 본 발명에는 여러 다양한 실시예가 포함되어 있다. 각 실시예에 대해 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 전후 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(X-Y 평면)상에서 수직된 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향(수직 방향)을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 단면도이다. 예를 들어, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'단면을 나타낸 도면일 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 배터리 셀(100) 및 팩 케이스(200)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 2를 주로 참조하면, 배터리 셀(100)은, 복수 개 포함될 수 있다. 그리고, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 이러한 복수 개의 배터리 셀(100)은 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 셀 케이스 및 전극 조립체와 연결되며 셀 케이스의 외측으로 인출되어 전극 단자로 기능하는 전극 리드를 포함할 수 있다. 이때, 복수 개의 배터리 셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 셀(100)은 파우치 타입 이차 전지일 수 있다. 이러한 파우치 타입 이차 전지의 셀 케이스는 알루미늄 재질의 금속층이 폴리머층 사이에 개재된 파우치 형태로 구성될 수 있다.
복수 개의 배터리 셀(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직 방향(Z축 방향)으로 세워진 상태에서 전후 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다.
한편, 본 발명은 이러한 배터리 셀(100)의 구체적인 종류나 형태에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 셀(100)이 본 발명의 배터리 팩(20)을 구성하는데 채용될 수 있다. 본 실시예에서는 도면과 같이 에너지 밀도가 높고 적층이 용이한 파우치 타입 이차전지를 대상으로 하나, 원통형 또는 각형 이차전지가 배터리 셀(100)로 적용될 수 있음은 물론이다.
팩 케이스(200)는 복수 개의 배터리 셀(100)을 수용하도록 구성될 수 있다. 팩 케이스(200)는 복수 개의 배터리 셀이 분할 수용되도록 구성되는 복수 개의 수용 공간(S)이 형성될 수 있다. 수용 공간(S)은 빈 공간으로서, 일정 개수로 분할된 배터리 셀(100)들을 내부에 수용 가능한 형상으로 구비될 수 있다. 구체적으로, 수용 공간(S)은 후술되는 크로스 빔(230)을 통해 배터리 셀(100)들을 내부에 수용 가능한 형상으로 구비될 수 있다.
팩 케이스(200)는 내부에 수용된 배터리 셀(100) 등을 안전하게 보호하기 위하여, 스틸이나 SUS와 같은 금속 내지 플라스틱과 같이 기계적 강성이 확보될 수 있는 재질로 이루어지거나 이러한 재질을 포함할 수 있다.
팩 케이스(200)는 벤팅부(H)를 포함할 수 있다. 벤팅부(H)는 배터리 셀(100)로부터 배출되는 벤팅 가스가 수용 공간(S)의 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 벤팅부(H)는 복수 개 구비될 수 있다. 벤팅부(H)는 복수 개의 수용 공간 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.
또한, 팩 케이스(200)는 벤팅 유로(P)를 포함할 수 있다. 벤팅 유로(P)란 벤팅 가스 등이 유동하는 통로를 의미할 수 있다. 벤팅 유로(P)는 벤팅부(H)와 연통되도록 구성될 수 있다. 벤팅 유로(P)는 벤팅부(H)를 통해 수용 공간(S)과 연통되도록 구성될 수 있다.
벤팅 유로(P)는 팩 케이스(200)의 내부에 형성될 수 있다. 여기서, 팩 케이스(200)의 내부란, 팩 케이스(200) 내부에 별도로 마련되는 소정 공간을 의미할 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 팩 케이스(200)를 이루는 다수의 빔 또는 플레이트에 형성되는 중공을 의미할 수도 있다.
이에 따라, 벤팅부(H)는 각각의 수용 공간(S)에서 생성된 벤팅 가스가 팩 케이스(200) 내부에 형성되는 벤팅 유로(P)로 유입되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(100)의 열 폭주 발생 시, 각각의 수용 공간(S)에서 발생된 고온의 가스나 화염 등을 개별적으로 외부로 배출시킬 수 있으므로, 다른 수용 공간(S)에 구비되는 배터리 셀(100)로 열 전파되는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 어느 수용 공간(S)에서 열적 이벤트가 발생하더라도 다른 수용 공간(S)에는 영향을 미치지 않도록 할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(20) 내의 열 폭주 전파가 방지 내지 억제되어 배터리 팩(20)의 안전성과 신뢰성이 보장될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(100)에서 생성되는 벤팅 가스 등은 벤팅부(H)를 통해 벤팅 유로(P)로 유입되어 팩 케이스(200)의 외부로 신속하게 배출될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(20) 내부에 열이 축적되는 것이 해소될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 팩 케이스(200)는 베이스 프레임(210)과 다수의 사이드 프레임(220)을 포함할 수 있다.
베이스 프레임(210)은 복수 개의 배터리 셀(100)이 안착되도록 구성될 수 있다. 베이스 프레임(210)은 팩 케이스(200)의 하부면을 형성할 수 있으며, 사각판 형태로 구비될 수 있다. 그리고, 베이스 프레임(210)은 평평한 상부 표면을 구비하여, 모듈 케이스(120)가 안정적으로 안착되도록 마련될 수 있다.
다수의 사이드 프레임(220)은 베이스 프레임(210)의 각 모서리에서 상방으로 연장되어 구비될 수 있다. 다수의 사이드 프레임(220)은 복수 개의 배터리 셀(100)을 둘러싸도록 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 다수의 사이드 프레임(220)은 각각 베이스 프레임(210)의 -Y 방향 측 단부에 위치하는 우측 벽체, +X 방향 측 단부에 위치하는 후방 벽체, +Y 방향 측 단부에 위치하는 좌측 벽체 및 -X 방향 측 단부에 위치하는 전방 벽체로 구비되어 팩 케이스(200)의 측면을 형성할 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀(100)은 적어도 하나 이상이 복수 개의 배터리 모듈(10)로 모듈화될 수 있다. 복수 개의 배터리 모듈(10)은 다수의 열을 따라 전후 방향 및/또는 좌우 방향으로 인접 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 배터리 모듈(10)은 전후 방향(X축 방향)을 따라 4열로 구비되고, 좌우 방향(Y축 방향)을 따라 2열로 구비될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 팩 케이스(200)는 센터 빔(240)을 포함할 수 있다. 센터 빔(240)은 다수의 사이드 프레임(220) 중 서로 마주보는 사이드 프레임(220) 간을 서로 연결하도록 구비될 수 있다. 이를테면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센터 빔(240) 중 적어도 하나는 좌우 방향으로 연장되어 사이드 프레임(220) 중 상기 우측 벽체 및 좌측 벽체를 연결하도록 구비될 수 있다.
또한, 센터 빔(240)은 다수의 열로 배치된 복수 개의 배터리 모듈(10) 사이를 구획하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센터 빔(240)은 좌우 방향으로 2열로 배치되는 배터리 모듈(10)의 사이에 구비될 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 배터리 모듈(10)은 센터 빔(240)에 의해 이격되어 구비될 수 있다.
또한, 팩 케이스(200)는 크로스 빔(230)을 포함할 수 있다. 크로스 빔(230)은 복수 개의 수용 공간(S)을 구획하도록 구성될 수 있다.
크로스 빔(230)은 복수 개로 구비될 수 있다. 크로스 빔(230)은 사이드 프레임(220)과 센터 빔(240)을 연결하도록 구비될 수 있다. 이를테면, 도 2에 도시된 바와 같이, 크로스 빔(230)은 사이드 프레임(220) 중 상기 좌측 벽체 및 우측 벽체와 센터 빔(240)을 각각 서로 연결하도록 구비될 수 있다. 이로써, 크로스 빔(230)은 전후 방향을 따라 4열로 배치되는 복수 개의 배터리 모듈(10) 사이에 각각 구비되어 배터리 모듈(10)을 구획할 수 있다.
이때, 크로스 빔(230)은 배터리 셀(100)보다 상방으로 돌출되게 구비될 수 있다. 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 크로스 빔(230)이 배터리 셀(100)보다 상방으로 연장되도록 구성됨에 따라, 크로스 빔(230)에 의해 인접하는 수용 공간(S)이 확실하게 분리되어 열 전파가 방지될 수 있다.
벤팅 유로(P)는 크로스 빔(230)의 내부에 형성될 수 있다. 크로스 빔(230)의 벤팅 유로(P)는 적어도 하나의 수용 공간(S)과 연통되도록 구비될 수 있다. 또한, 벤팅부(H) 또한 크로스 빔(230)에 구비될 수 있다. 특히, 벤팅부(H)는 크로스 빔(230)에서 배터리 모듈(10)과 마주보는 측면에 형성될 수 있다. 벤팅부(H)는 하나의 크로스 빔(230)에 복수 개 구비될 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀(100)에서 발생한 벤팅 가스 등은 크로스 빔(230)에 구비되는 벤팅부(H)을 통해 크로스 빔(230) 내부에 형성되는 벤팅 유로(P)로 직접 이동할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 팩 케이스(200)는 배출부(250)를 포함할 수 있다. 배출부(250)는 내부에 수납된 배터리 셀(100)에서 생성되는 가스를 팩 케이스(200)의 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 배출부(250)는 팩 케이스(200) 내부에서 벤팅 가스가 발생되어 내압이 상승하는 경우 벤팅 가스의 압력에 의해 오픈되어 벤팅 가스를 팩 케이스(200)의 외부로 배출시키도록 구성될 수 있다.
이를테면, 배출부(250)는 팩 케이스(200) 내부의 내압에 따라 개폐되도록 구성될 수 있다. 또는, 배출부(250)는 홀의 형태로 구성될 수 있다. 한편, 본 발명은 이러한 배출부(250)의 구체적인 종류나 형태에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배출부(250)가 본 발명의 배터리 팩(20)을 구성하는데 채용될 수 있다.
구체적으로, 배출부(250)는 팩 케이스(200)의 측면, 즉 사이드 프레임(220)에 구비될 수 있다. 배출부(250)는 팩 케이스(200)의 내부에 수납된 배터리 셀(100)에서 생성되는 가스를 팩 케이스(200)의 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 이를테면, 벤팅 유로(P)의 벤팅 가스가 배출부(250)를 통해 팩 케이스(200)의 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
한편, 배출부(250)는 복수 개 구비될 수 있다. 배출부(250)는 다수의 사이드 프레임(220) 중 적어도 하나의 사이드 프레임(220)에 구비될 수 있다. 배출부(250)는, 둘 이상의 사이드 프레임(220)에 각각 별도로 형성될 수도 있고, 하나의 사이드 프레임(220)에 둘 이상 형성될 수도 있다.
한편, 도 2의 실시예 등을 기준으로 설명된 배출부(250)의 설치 개수나 위치 등은 일례에 불과하며, 여러 다른 개수나 위치 등으로 변경될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈의 전체 사시도이다.
한편, 도 2 및 도 4를 참조하면, 복수 개의 배터리 셀(100)은 하나 또는 그 이상의 배터리 모듈(10)로 모듈화될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(20)은, 다수의 배터리 모듈(10)을 포함하며, 배터리 팩(20)에 포함된 복수 개의 배터리 셀(100)은, 다수의 배터리 모듈(10)에 분할되어 포함될 수 있다. 이때, 배터리 모듈(10) 내부에 포함된 여러 배터리 셀(100)은 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
다수의 배터리 모듈(10)은 팩 케이스(200)의 수용 공간(S)마다 개별적으로 구비될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩(20)은 모듈 케이스(11)를 포함할 수 있다. 모듈 케이스(11)는, 내부에 빈 공간이 형성되어, 내부 공간에 복수 개의 배터리 셀(100) 중 적어도 일부를 수용하도록 구성될 수 있다. 특히, 모듈 케이스(11)는 각각의 수용 공간(S)에 구비되는 배터리 셀(100)을 수용하도록 구성될 수 있다. 즉, 모듈 케이스(11)는, 각각의 수용 공간(S)마다 포함되어, 복수 개의 배터리 셀(100)을 여러 개의 배터리 모듈(10)로 그룹핑하며, 각 배터리 모듈(10)의 내부 공간을 물리적으로 한정하는 경계가 될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 배터리 모듈(10)은 내부에 수용된 복수 개의 배터리 셀(100)들과 전기적으로 연결된 버스바 어셈블리 및/또는 모듈 단자를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(10)은 벤팅홀(12)을 포함할 수 있다. 벤팅홀(12)은 모듈 케이스(11)의 내부에 수납된 배터리 셀(100)에서 생성된 가스가 모듈 케이스(11)의 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 벤팅홀(12)은 모듈 케이스(11)에 구비되어 특정 방향으로의 디렉셔널 벤팅이 가능하도록 할 수 있다. 특히, 벤팅홀(12)은 모듈 케이스(11)에서 벤팅부(H)와 마주하는 일면에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 벤팅부(H)가 크로스 빔(230)에 구비되는 경우, 벤팅홀(12)은 크로스 빔(230)과 대면하는 모듈 케이스(11)의 측면에 구비될 수 있다. 이에 따라, 벤팅 가스 등이 벤팅부(H) 측으로 직접적으로 이동하도록 유도될 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅부(H)와 마주하고 있는 벤팅홀(12)에서 배출되는 벤팅 가스 등이 팩 케이스(200)에 형성된 벤팅 유로(P)로 직접 이동할 수 있으므로, 벤팅 가스 등이 더욱 신속하게 수용 공간(S)의 외부로 배출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 부재가 적용된 배터리 팩의 주요 부분의 단면도이고, 도 6은 도 5의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 이동 부재가 이동하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 7은 도 5의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 이동 부재가 이동하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(20)은 이동 부재(300)를 더 포함할 수 있다. 이동 부재(300)는 벤팅 유로(P)의 내부에 구비될 수 있다. 이를테면, 도 5에 도시된 실시예와 같이 이동 부재(300)는 크로스 빔(230)에 구비될 수 있다.
이때, 이동 부재(300)는 벤팅 유로(P)를 구획하도록 구성될 수 있다. 이동 부재(300)는 벤팅 유로(P)를 수평 방향 또는 수직 방향으로 구획하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 벤팅 유로(P)는 다수 개로 분리, 구획될 수 있다. 구획된 벤팅 유로(P) 간에는 벤팅 가스 등이 연통되지 않도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 이동 부재(300)의 길이는 벤팅 유로(P)의 높이 또는 너비와 대응되도록 구성될 수 있다.
이동 부재(300)는 벤팅 가스에 의해 적어도 부분적으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 이동 부재(300)는 전체가 이동될 수도 있고, 이동 부재(300)의 일부가 이동되도록 구성될 수도 있다.
이동 부재(300)는 벤팅 가스가 이동하는 방향으로 이동할 수 있다. 구체적으로, 이동 부재(300)는 열적 이벤트가 발생한 수용 공간(S)(도 5의 오른쪽 수용 공간)에 구비되는 벤팅부(H)를 통해 유입된 벤팅 가스의 가압력에 의해 인접하는 수용 공간(S)(도 5의 왼쪽 수용 공간)에 구비되는 벤팅부(H) 측으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 이동 부재(300)가 벤팅 가스에 의해 이동하는 경우, 벤팅 유로(P)의 부피가 확장되도록 구성될 수 있다. 여기서, 벤팅 유로(P)의 부피가 확장된다는 것은 이동 부재(300)에 의해 구획된 벤팅 유로(P) 중 이벤트가 발생한 수용 공간(S) 측에 구비된 벤팅 유로(P)의 부피가 확장된다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 가스가 유동할 수 있는 벤팅 유로(P)의 부피가 더욱 커지므로, 더 많은 벤팅 가스가 벤팅 유로(P)에서 유동할 수 있다. 이로써, 벤팅 가스 등이 벤팅 유로(P)로 더욱 신속하고 원활하게 배출될 수 있다.
일례로서, 도 6에 도시된 실시예와 같이, 이동 부재(300)는 플레이트 형상으로 구성되는 구획 부재와, 구획 부재에 연결된 탄성 부재를 포함할 수 있다. 구획 부재는 내열 및/또는 내화 성능을 가지는 재질로 마련될 수 있다. 구획 부재는 벤팅 유로(P)를 구획하면서도 벤팅 가스에 의해 적어도 일 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 이때, 탄성 부재는 구획 부재의 이동 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 구획 부재는 탄성 부재의 탄성력에 의해 이동되도록 구성될 수 있다.
다른 실시예로서, 도 7에 도시된 실시예와 같이, 이동 부재(300)는 적어도 일부가 벤팅 가스에 의해 탄성 변형되도록 구성될 수 있다. 이때, 이동 부재(300)의 양측 단부는 팩 케이스(200), 이를테면 크로스 빔(230)에 고정되도록 구성될 수 있다. 또한, 이동 부재(300)는 탄성력을 가지는 패드 등으로 구비될 수 있다. 상기 실시예에 의하면, 벤팅부(H)를 통해 벤팅 유로(P) 내부로 벤팅 가스가 유입되는 경우, 벤팅 가스의 압력에 의해 이동 부재(300)의 중앙부가 탄성 변형되어 적어도 일 방향으로 이동될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐 부재가 적용된 배터리 팩의 주요 부분의 단면도이고, 도 9는 도 8의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 개폐 부재가 개방되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(20)은 개폐 부재(400)를 더 포함할 수 있다. 개폐 부재(400)는 벤팅부(H)를 커버하도록 구성될 수 있다. 또한, 개폐 부재(400)는 배터리 셀(100)의 열적 이벤트 발생 시 생성되는 벤팅 가스나 열에 의해 벤팅부(H)가 개방되도록 구성될 수 있다. 이러한 개폐 부재(400)는 벤팅 유로(P)가 형성되는 팩 케이스(200)에 구비될 수 있다. 이를테면, 도 8에 도시된 실시예와 같이 개폐 부재(400)는 크로스 빔(230)의 적어도 일측면에 구비될 수 있다.
일례로서, 도 8을 참조하면, 개폐 부재(400)는 커버 플레이트(401a)와 힌지부(401b)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 커버 플레이트(401a)는 벤팅부(H)를 커버하도록 구성될 수 있다. 커버 플레이트(401a)는 팩 케이스(200)에 구비될 수 있다. 이를테면, 도 8에 도시된 실시예와 같이 커버 플레이트(401a)는 크로스 빔(230)에 구비될 수 있다. 이때, 커버 플레이트(401a)는 벤팅 가스에 의해 회동 가능하게 결합될 수 있다. 이로써, 커버 플레이트(401a)는 배터리 셀(100)의 열 폭주에 따른 벤팅 가스에 의한 압력에 따라, 수용 공간(S)의 내부를 개방하거나 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
커버 플레이트(401a)는 힌지부(401b)를 통해 벤팅부(H)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 힌지부(401b)는 커버 플레이트(401a)에 결합될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 힌지부(401b)는 탄성체를 구비하여 커버 플레이트(401a)의 회전 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 탄성체는 힌지 스프링일 수 있다.
구체적으로, 커버 플레이트(401a)는 배터리 셀(100)의 열 폭주 현상이 발생하지 않은 상태에서, 힌지부(401b)에 구비된 탄성체의 탄성력에 의해 벤팅부(H)의 폐쇄 상태를 유지할 수 있다.
반면, 커버 플레이트(401a)는 배터리 셀(100)의 열 폭주에 따라 수용 공간(S) 내의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하는 경우, 벤팅 유로(P) 측으로 개방되어 벤팅 가스 및/또는 화염을 수용 공간(S)의 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 수용 공간(S) 내의 압력이 기준 압력 이상인 경우는, 벤팅 가스 발생으로 인해 수용 공간(S) 내의 압력이 벤팅 유로(P)의 압력보다 큰 경우를 의미할 수 있다. 이 경우, 벤팅 가스에 의해 커버 플레이트(401a)에 가해지는 수용 공간(S) 내부 공기의 가압력이 커버 플레이트(401a)의 폐쇄 상태를 유지하려는 힌지부(401b)의 탄성력보다 높아질 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 어느 수용 공간(S)에서 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스의 압력에 의해 커버 플레이트(401a)가 개방됨에 따라 벤팅부(H)를 통해 벤팅 가스를 신속하게 수용 공간(S)의 외부로 배출시킬 수 있다.
벤팅 가스의 압력에 의해 커버 플레이트(401a)가 개방되는 경우, 커버 플레이트(401a)는 벤팅부(H)에 대해 예각을 이루도록 개방되게 구성될 수 있다. 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(100)의 열 폭주에 의해 수용 공간(S) 내부로부터 배출된 벤팅 가스 등은 벤팅부(H)에 대해 경사지게 배치된 커버 플레이트(401a)의 내측면을 따라 벤팅 유로(P)로 배출될 수 있다. 이에 따라, 벤팅 유로(P) 방향으로의 벤팅 가스 등의 흐름을 보다 확실하게 가이드할 수 있다.
또한, 커버 플레이트(401a)는 일 방향으로만 개방되도록 구성될 수 있다. 이때, 일 방향이란, 벤팅 유로(P) 내부를 향하는 방향으로 정의될 수 있다. 더욱 구체적으로, 각각의 벤팅부(H)에 구비되는 커버 플레이트(401a)는 모두 벤팅 유로(P) 내부를 향하는 방향으로만 개방되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 열적 이벤트가 발생한 수용 공간(S) 측의 벤팅부(H)에 구비된 커버 플레이트(401a)가 개방되는 방향은 인접하는 수용 공간(S) 측의 벤팅부(H)에 구비된 커버 플레이트(401a)가 개방되는 방향과 반대로 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 열적 이벤트가 발생한 수용 공간(S)에 구비되는 벤팅부(H)와 다른 수용 공간(S)에 구비되는 벤팅부(H)가 동시에 개방되는 것이 방지될 수 있다. 이로써, 다른 수용 공간(S)에 구비된 배터리 셀(100)로 벤팅 가스나 열 등이 이동하는 것을 억제하여 배터리 팩(10)의 안전성을 강화할 수 있다.
더욱이, 커버 플레이트(401a)는 벤팅 가스가 외부로 배출되어 수용 공간(S) 내의 압력이 기준 압력 이하로 하강하는 경우, 수용 공간(S)를 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 수용 공간(S) 내의 압력이 기준 압력 이하인 경우는, 벤팅 가스가 외부로 배출되어 수용 공간(S) 내의 압력이 벤팅 유로(P)의 압력보다 작은 경우를 의미할 수 있다. 이 경우, 커버 플레이트(401a)에 가해지는 벤팅 유로(P)의 가압력 뿐만 아니라 커버 플레이트(401a)의 폐쇄 상태를 유지하려는 힌지부(401b)의 탄성력까지 더해질 수 있다. 따라서, 벤팅 가스가 외부로 배출되어 수용 공간(S) 내의 압력이 감소하는 경우, 커버 플레이트(401a)는, 수용 공간(S) 내부와 벤팅 유로(P) 간의 압력차에 의해 벤팅 유로(P)의 외측 방향으로 원활하게 구동되어 수용 공간(S)를 폐쇄할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 가스의 배출량이 감소하는 경우에, 커버 플레이트(401a)에 의한 수용 공간(S)의 폐쇄가 용이하도록 함으로써, 수용 공간(S) 내부로의 벤팅 가스 및/또는 화염의 역유입을 확실하게 차단할 수 있다. 또한, 수용 공간(S) 내부로의 산소 유입을 차단함으로써 수용 공간(S) 내에서의 추가적인 발화를 억제할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개폐 부재가 적용된 배터리 팩의 주요 부분의 단면도이고, 도 11은 도 10의 배터리 팩에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 상기 개폐 부재가 개방되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 도 10의 배터리 팩에 적용된 개폐 부재의 분해 사시도이다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 개폐 부재(400)는 열에 의해 용융되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 부재(400)는 배터리 셀(100)의 열 폭주 현상이 발생하지 않은 상태에서는, 벤팅부(H)의 폐쇄 상태를 유지할 수 있다. 반면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 개폐 부재(400)는 배터리 셀(100)의 열 폭주에 따라 수용 공간(S) 내부에서 생성되는 고온의 벤팅 가스 및/또는 화염 등의 직접적인 열에 의해 용융되어 벤팅부(H)를 개방시킬 수 있다. 이에 따라, 벤팅 가스 및/또는 화염이 벤팅 유로(P) 측으로 배출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 어느 수용 공간(S)에서 열적 이벤트 발생 시, 벤팅 가스 및/또는 화염 등의 열에 의해 개폐 부재(400)가 쉽게 용융되어 벤팅부(H)가 개방됨에 따라 벤팅 가스를 신속하게 수용 공간(S)의 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 인접하는 다른 수용 공간(S)에 구비된 벤팅부(H)는 개폐 부재(400)가 용융되지 않아 폐쇄 상태를 유지함으로써 열 확산이 방지될 수 있다.
도 10 및 도 12를 참조하면, 개폐 부재(400)는 실링부(402a) 및 커버부(402b)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 수용 공간(S)의 적어도 일측면에 벤팅부(H)가 구비되고, 이러한 벤팅부(H)에 실링부(402a)가 삽입됨으로써 벤팅부(H)가 실링될 수 있다. 이에 따라, 열 폭주 등 열적 이벤트가 발생하지 않은 상태에서 벤팅부(H)의 폐쇄 상태를 확실하게 유지할 수 있다.
또한, 커버부(402b)는 실링부(402a)의 일측면, 즉 벤팅 유로(P)의 외측에 구비될 수 있다. 커버부(402b)는 실링부(402a)를 커버하도록 구성될 수 있다. 커버부(402b)는 팩 케이스(200)와 볼팅 또는 용접으로 결합될 수 있다. 이로써, 커버부(402b)가 구비됨에 따라, 외부 충격이나 진동이 발생하더라도 실링부(402a)가 벤팅부(H)에서 쉽게 이탈되는 것을 방지하고, 실링부(402a)를 보호할 수 있다.
일 실시예로서, 벤팅 유로(P)는 베이스 프레임(210)에 형성될 수 있다. 즉, 벤팅 유로(P)는 배터리 셀(100)들의 하부에 형성될 수 있다. 이러한 경우, 벤팅부(H) 또한 베이스 프레임(210)에 구비될 수 있다. 벤팅부(H)는 베이스 프레임(210)에 형성된 벤팅 유로(P)와 연통되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 수용 공간(S)은 벤팅부(H)를 통해 배터리 셀(100)의 하부에 형성되는 벤팅 유로(P)와 연통될 수 있다.
이때, 베이스 프레임(210)에서 벤팅부(H)가 구비되는 측에 실링부(402a)가 안착되도록 구성되는 안착부가 형성될 수 있다. 안착부는 실링부(402a)가 중력에 의해 하부의 벤팅 유로(P)로 떨어지는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이로써, 실링부(402a)는 안착부에 안착됨에 따라 벤팅부(H)를 안정적으로 실링할 수 있다.
한편, 크로스 빔(230)은 배터리 셀(100)과 소정 간격 이격되도록 구성될 수 있다. 이때, 벤팅부(H)는 배터리 셀(100)과 크로스 빔(230) 사이에 구비될 수 있다. 즉, 베이스 프레임(210)에 벤팅 유로(P)가 형성되고, 벤팅부(H)는 베이스 프레임(210)에서 배터리 셀(100)과 크로스 빔(230) 사이에 형성되는 공간에 구비될 수 있다.
이러한 경우, 도 10에 도시된 실시예와 같이, 커버부(402b)는 베이스 프레임(210)에서 상방으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 즉, 커버부(402b)는 배터리 셀(100)과 크로스 빔(230) 사이에 구비될 수 있다. 또한, 커버부(402b)는 배터리 셀(100)과 크로스 빔(230)에 접촉되어 구비될 수 있다. 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 배터리 셀(100)과 크로스 빔(230)은 커버부(402b)에 의해 수평 방향으로 이동되지 않도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 외부 충격이나 진동이 발생하더라도 배터리 셀(100)들의 이동이 방지될 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 팩 케이스(200)는 상부가 개방되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(20)은 팩 케이스(200)의 개방된 상부에 결합되는 상부 커버(500)를 더 포함할 수 있다. 상부 커버(500)는 각각의 수용 공간(S)을 밀폐시키도록 구성될 수 있다. 상부 커버(500)는 팩 케이스(200)의 구조에 대응되도록 절곡되어 구성될 수 있다. 이를테면, 도 3에 도시된 실시예와 같이, 상부 커버(500)는 크로스 빔(230)의 상부에 구비되는 부분이 절곡되어 배터리 셀(100)들과 크로스 빔(230)의 형상에 대응되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 상부 커버(500)가 각각의 수용 공간(S)을 밀폐시키도록 구성됨에 따라, 열적 이벤트 발생 시 인접하는 수용 공간(S)에 구비된 배터리 셀(100)들이 받는 열적 피해를 최소화할 수 있다. 이로써, 배터리 팩(20)의 안전성을 확보할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩이 포함되는 자동차의 개략적인 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(30)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(20)을 하나 이상 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 자동차(30)는, 예를 들어 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있다. 상기 자동차(30)는, 4륜 자동차 및 2륜 자동차를 포함한다. 상기 자동차(30)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(20)으로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있다.
이상에서 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 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (13)

  1. 복수 개의 배터리 셀; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀이 분할 수용되도록 구성되는 복수 개의 수용 공간이 형성되고, 상기 복수 개의 수용 공간 중 적어도 하나에 상기 배터리 셀로부터 배출되는 벤팅 가스가 상기 수용 공간의 외부로 배출되도록 구성되는 벤팅부가 구비되며, 상기 벤팅부와 연통되도록 구성되는 벤팅 유로가 형성되는 팩 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팩 케이스는
    상기 복수 개의 수용 공간을 구획하도록 구성되며, 내부 공간에 상기 벤팅 유로가 형성되는 크로스 빔을 포함하고,
    상기 벤팅부는 상기 크로스 빔에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 수용 공간에 구비되는 배터리 셀을 수용하도록 구성되며, 상기 벤팅부와 마주하는 일면에 상기 벤팅 가스가 외부로 배출되도록 구성되는 벤팅홀이 형성되는 모듈 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅 유로의 내부에 구비되어 상기 벤팅 유로를 구획하며, 상기 벤팅 가스에 의해 적어도 부분적으로 이동 가능하게 구성되는 이동 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 부재가 상기 벤팅 가스에 의해 이동하는 경우, 상기 벤팅 유로의 부피가 확장되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이동 부재는 적어도 일부가 상기 벤팅 가스에 의해 탄성 변형되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅부를 커버하도록 구성되며 상기 벤팅 가스나 열에 의해 상기 벤팅부가 개방되도록 구성되는 개폐 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개폐 부재는
    상기 벤팅부를 커버하도록 구성되며 상기 벤팅 가스에 의해 회동 가능하게 구성되는 커버 플레이트와,
    상기 커버 플레이트에 결합되는 힌지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 개폐 부재는 상기 열에 의해 용융되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 팩 케이스는
    상기 복수 개의 배터리 셀이 안착되도록 구성되며 상기 벤팅 유로가 형성되는 베이스 프레임을 포함하고,
    상기 벤팅부는 상기 베이스 프레임에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 팩 케이스는
    상기 복수 개의 수용 공간을 구획하도록 구성되며 상기 배터리 셀과 소정 간격 이격되도록 구성되는 크로스 빔을 포함하고,
    상기 벤팅부는 상기 배터리 셀과 상기 크로스 빔 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 팩 케이스는 상부가 개방되도록 구성되고,
    상기 팩 케이스의 개방된 상부에 결합되어 각각의 수용 공간을 밀폐시키도록 구성되는 상부 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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