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KR102876311B1 - 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스

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KR102876311B1
KR102876311B1 KR1020210149627A KR20210149627A KR102876311B1 KR 102876311 B1 KR102876311 B1 KR 102876311B1 KR 1020210149627 A KR1020210149627 A KR 1020210149627A KR 20210149627 A KR20210149627 A KR 20210149627A KR 102876311 B1 KR102876311 B1 KR 102876311B1
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KR
South Korea
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venting
battery
pack
battery module
frame
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안문열
김수한
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Priority to JP2024506983A priority patent/JP7744085B2/ja
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지셀들을 포함하는 전지 모듈 및 상기 전지 모듈을 수용하는 팩 프레임을 포함하고, 상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임 사이에는 상기 전지 모듈으로부터 발생된 가스를 배출하는 벤팅 유로가 구비되고, 상기 벤팅 유로의 하면에는 필터 메쉬가 형성된다.

Description

전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스{BATTERY PACK AND DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 외부 발화 현상을 방지할 수 있는 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 가장 많은 주목을 받고 있다.
한편, 소형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우, 주로 2-3개의 전지셀들이 사용되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우에는 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈 또는 전지 팩이 사용된다.
도 1은 종래의 전지 팩에 형성된 메쉬의 발화 현상 전후의 모습을 나타낸 도면이다.
전지 모듈 또는 전지 팩에 장착된 전지셀은 충, 방전 과정에서 다량의 열을 발생시킬 수 있으며, 과충전 등의 이유로 그 온도가 적정 온도보다 높아지는 경우 성능이 저하될 수 있고, 온도 상승이 과도한 경우 폭발 또는 발화될 수 있다. 전지셀의 발화시 전지 모듈, 또는 전지 팩의 외부로 고온의 인화성 가스와 함께 셀의 내부 물질이 분출될 수 있는데, 이러한 내부 물질은 주로 C, Cu, Al, Ni, Co, Mg, Li와 같은 물질로 고온의 파티클, 즉 스파크의 형태로 분출된다.
한편, 이러한 스파크는 전지 모듈 또는 전지 팩 내에서 연속적인 열폭주 현상을 촉진할 수 있을 뿐 아니라, 외부로 배출되면 인화 가스 또는 외부의 산소와의 접촉함으로써 외부 발화 현상을 유발하는 문제가 있다. 따라서, 최근에는 전지 모듈 또는 전지 팩의 프레임에 메쉬를 형성하여, 파티클의 방출을 최소화하려는 시도가 있다.
그러나, 프레임에 메쉬를 형성하더라도 도 1과 같이 파티클이 메쉬의 개구를 폐쇄하는 경우, 내부 가스의 방출이 제한되므로 전지 모듈 또는 팩의 내부 압력이 빠르게 증가함으로써 폭발 또는 프레임의 파손을 유발하는 문제가 있다. 따라서, 프레임의 외부로 스파크가 방출되는 것을 제한하는 효과적인 프레임 구조가 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스파크에 의한 외부 발화 현상을 방지함으로써 내구성 및 안전성이 향상된 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 복수의 전지셀들을 포함하는 전지 모듈 및 상기 전지 모듈을 수용하는 팩 프레임을 포함하고, 상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임 사이에는 상기 전지 모듈으로부터 발생된 가스를 배출하는 벤팅 유로가 구비되고, 상기 벤팅 유로의 하면에는 필터 메쉬가 형성된다.
상기 필터 메쉬는 상기 팩 프레임의 하면과 평행하게 위치할 수 있다.
상기 벤팅 유로는 상기 팩 프레임의 하면과 이격되도록 위치할 수 있다.
상기 전지 모듈의 일면에는 벤팅부가 형성되고, 상기 전지 모듈은 상기 벤팅부가 형성된 일면이 상기 벤팅 유로를 향하도록 배치될 수 있다.
상기 전지 모듈의 일면에는 벤팅부가 형성되고, 상기 전지 모듈은 상기 팩 프레임의 일면과 상기 벤팅부가 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 벤팅 유로는 상기 벤팅부의 상측에 위치할 수 있다.
상기 필터 메쉬는 상기 벤팅부의 상측에 위치할 수 있다.
상기 벤팅부는 소정의 압력 이상에서 파단되는 판의 형태일 수 있다.
상기 벤팅부는 소정의 압력 이상에서 개방되는 밸브의 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스는 상술한 전지 팩을 적어도 하나 포함한다.
실시예들에 따르면, 본 발명의 전지 팩은 전지 팩 외부로 파티클이 방출되는 것을 방지함으로써, 전지 팩 외부로 발화 현상이 전파되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전지 팩에 형성된 메쉬의 발화 현상 전후의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 전지 팩에 포함된 전지 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 2에 따른 전지 팩의 상면도이다.
도 5는 도 2에 따른 전지 팩의 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7은 필터 메쉬의 위치에 따른 효과를 비교하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
또한, 특정 부재의 상면/하면은 어느 방향을 기준으로 하느냐에 따라서 상이하게 판단될 수 있으므로, 명세서 전체에서, ‘상면’ 또는 ‘하면’은 해당 부재에서 z축상 마주보는 두 면을 의미하는 것으로 정의한다. 또, 측면이란 상면 또는 하면과 수직하는 면을 의미할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다. 도 3은 도 2에 따른 전지 팩에 포함된 전지 모듈의 사시도이다. 도 4는 도 2에 따른 전지 팩의 상면도이다. 도 5는 도 2에 따른 전지 팩의 부분 단면도이다. 도 5는 전지 팩의 일부를 yz 평면으로 절단한 단면일 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 적어도 하나의 전지 모듈(100), 적어도 하나의 전지 모듈(100)을 수용하는 팩 프레임(200) 및 전지 모듈(100)과 팩 프레임(200) 사이에 형성된 벤팅 유로(300, venting flow path)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수의 전지셀이 적층된 전지셀 적층체, 전지셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임(120), 전지셀 적층체의 전면 및/또는 후면 상에 위치하는 버스바 프레임, 버스바 프레임 상에 장착되는 버스바 및/또는 센싱 유닛 등을 포함할 수 있다. 그러나 전지 모듈(100)이 포함하는 구성 요소가 이에 한정되는 것은 아니며, 설계에 따라 전지 모듈(100)은 상술한 구성 요소 중 일부가 생략된 상태로 제공될 수도 있고, 언급되지 않은 다른 구성 요소가 추가된 상태로 제공될 수도 있다. 전지 모듈(100)에 포함되는 전지셀의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 파우치형, 각형 또는 젤리 롤(Jelly Roll) 형태의 원통형의 전지셀이 모두 적용될 수 있다.
모듈 프레임(120)은 열전도도가 높은 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속의 예로는 알루미늄, 금, 은, 구리, 백금 또는 이들을 포함하는 합금 등일 수 있으며, 상기 금속의 열전도율이 높을수록 모듈 프레임에 의한 방열 효과가 향상되므로, 열전도율 값에 특별한 범위가 있는 것은 아니다.
한편, 모듈 프레임(120)의 일면에는 벤팅부(130)가 위치할 수 있다. 벤팅부(130)는 전지 모듈(100)의 발화 시, 모듈 프레임(120) 내부의 가스, 스파크 또는 화염 등을 방출하기 위한 것일 수 있다. 벤팅부(130)는 모듈 프레임(120)의 일면 중 하부에 위치할 수 있다. 벤팅부(130)가 형성된 모듈 프레임(120)의 일면은 전지셀 적층체의 전극 리드, 버스바 프레임 또는 버스바와 마주하는 면일 수 있다.
벤팅부(130)의 형태는 다양할 수 있으며, 일 예로, 개구 형태일 수 있다. 다른 예로, 벤팅부(130)는 럽쳐 디스크(Rupture Disc)와 같이 소정의 압력 이상에서 파단되는 판의 형태일 수 있고, 또 다른 예로, 릴리프 밸브(Relief valve)와 같이 소정의 압력 이상에서 개방가능한 밸브 형태일 수도 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이, 전지 팩(1000)에 제공되는 전지 모듈(100)은 복수일 수 있다. 복수의 전지 모듈(100)들은 팩 프레임(200) 내에서 행 및 열을 이루어 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 팩 프레임(200)은 전지 모듈(100) 및 이와 연결된 전장품을 외부의 물리적 충격으로부터 보호하기 위한 것일 수 있다. 팩 프레임(200)은 하면(바닥면) 및 측면을 포함하는 하부 프레임을 포함할 수 있다. 하면 및 측면으로부터 형성되는 하부 프레임의 내부 공간에 전지 모듈(100)들이 배치된 후, 상부 플레이트 또는 상부 프레임이 하부 프레임의 모서리와 결합됨으로써 팩 프레임(200)이 밀봉될 수 있다. 여기서, 상부 플레이트 또는 상부 프레임은 팩 프레임(200)에 포함되는 것으로 해석될 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다.
팩 프레임(200)은 내부 공간에서 발생하는 열을 외부로 빠르게 방출하기 위하여 열전도율이 높은 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 팩 프레임(200)의 적어도 일부는 열전도율이 높은 금속으로 제조될 수 있으며, 그 예로는 알루미늄, 금, 은, 구리, 백금 또는 이들을 포함하는 합금 등일 수 있다. 또, 팩 프레임(200)은 부분적으로 전기 절연성을 가질 수 있으며, 절연이 요구되는 위치에는 절연 필름이 제공되거나, 절연성 도장이 적용될 수 있다. 팩 프레임(200)에서 절연 필름 또는 절연성 도장이 적용된 부분은 절연부로 지칭될 수도 있다.
벤팅 유로(300)는 전지 모듈(100)로부터 발생한 가스 등을 팩 프레임(200)의 외부로 배출하기 위한 것일 수 있다. 벤팅 유로(300)가 가스의 벤팅 경로를 제한함으로써 전지 모듈(100)로부터 배출된 고온의 가스 등이 인접한 전지 모듈(100)에 주는 영향은 최소화될 수 있다. 벤팅 유로(300)는 전지 모듈(100)과 팩 프레임(200) 사이의 이격 공간에 형성될 수 있다. 각 전지 모듈(100)로부터 벤팅 유로(300)로 배출된 화염, 가스등은 벤팅 유로(300)를 따라 이동하여 팩 프레임(200)에 구비된 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.
벤팅 유로(300)는 전지 팩(1000) 내의 모든 전지 모듈(100)과 대응되도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이, 전지 모듈(100)이 2행 4열로 배치된 경우, 벤팅 유로(300)는 각 행에 배치된 전지 모듈(100)과 팩 프레임(200) 사이에 형성될 수 있다. 전지 모듈(100)에서 배출된 화염, 가스 등은 점선 화살표를 따라 벤팅 유로(300)를 이동하여 배출구로 배출될 수 있다.
벤팅 유로(300)와 마주하는 전지 모듈(100)의 일면에는 벤팅부(130)가 위치할 수 있다. 전지 모듈(100)의 벤팅부(130)는 벤팅 유로(300)를 향해 위치할 수 있다. 전지 모듈(100)은 벤팅부(130)가 형성된 일면이 벤팅 유로(300)를 향하도록 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이 벤팅 유로(300)가 팩 프레임(200)의 테두리를 따라 형성된 경우, 전지 모듈(100)은 벤팅부(130)가 팩 프레임(200)을 향해 위치하도록 배치될 수 있다. 벤팅 유로(300)는 벤팅부(130)와 대응되는 팩 프레임(200)의 일면을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 벤팅 유로(300)는 팩 프레임(200)의 하면과 이격되어 위치하고, 벤팅 유로(300)와 팩 프레임(200)의 하면 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 벤팅 유로(300)는 전지 모듈(100)의 벤팅부(130)의 상측에 위치할 수 있다. 벤팅부(130)는 상기 빈 공간과 대응되도록 위치하고, 벤팅부(130)를 통해 배출된 가스, 화염 등은 빈 공간으로 토출된 후, 빈 공간의 상측에 위치한 벤팅 유로(300)로 이동될 수 있다.
벤팅 유로(300)에는 필터 메쉬(400)가 위치할 수 있다. 필터 메쉬(400)는 벤팅 유로(300)의 하면에 형성될 수 있다. 전지 모듈(100)로부터 빈 공간으로 토출된 가스 및 화염은 필터 메쉬(400)를 통해 벤팅 유로(300)로 이동할 수 있다.
필터 메쉬(400)는 팩 프레임(200)의 하면과 평행하게 위치할 수 있다. 필터 메쉬(400)가 팩 프레임(200)의 하면과 평행하게 배치되면, 전지 모듈(100)로부터 배출된 가스 및 화염은 필터 메쉬(400)를 통과하여 벤팅 유로(300)로 이동하고, 스파크는 필터 메쉬(400)를 통해 이동하지 않을 수 있다. 필터 메쉬(400)에 의해 고온의 파티클, 즉 스파크의 방출이 제한되면, 스파크가 외부 산소와 접촉할 가능성이 낮아지고, 이에 따라 추가적인 발화 현상이 방지될 수 있다.
필터 메쉬(400)는 팩 프레임(200)의 하면과 이격될 수 있다. 필터 메쉬(400)는 전지 모듈(100)의 벤팅부(130) 보다 상측에 위치할 수 있다. 필터 메쉬(400)가 팩 프레임(200)의 하면에 형성되면, 파티클이 중력 방향으로 낙하하여 필터 메쉬(400)의 개구를 폐쇄할 우려가 있다. 그러나 본 실시예의 벤팅 유로(300)는 벤팅부(130)를 통해 방출된 가스등의 초기 이동 경로 보다 상측에 위치하고, 전지 모듈(100)로부터 배출된 가스등은 중력과 반대 방향으로의 이동하여 필터 메쉬(400)를 거쳐 벤팅 유로(300)로 이동될 수 있다. 따라서, 전지 모듈(100)로부터 배출되어 가스와 함께 이동하던 파티클 등은 필터 메쉬(400)와 충돌한 후 낙하할 수 있고, 이로 인해 파티클 등에 의한 필터 메쉬(400)의 폐쇄가 방지될 수 있다.
도 6 및 도 7은 필터의 위치에 따른 효과를 비교하기 위한 도면이다. 도 6은 필터 메쉬(400)가 팩 프레임(200)의 하면과 수직하게 형성된 예시이고, 도 7은 필터 메쉬(400)가 팩 프레임(200)의 하면과 평행하게 형성된 예시이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 전지 모듈(100)로부터 배출된 가스 등은 필터 메쉬(400)를 통과하여 이동되고, 파티클은 필터 메쉬(400)에 의해 이동이 제한되어 외부로 배출되지 않을 수 있다.
도 6의 필터 메쉬(400)는 전지 모듈(100)로부터 토출된 가스의 초기 이동 방향과 수직하게 배치되므로 가스와 함께 배출된 파티클은 방향 전환 없이 필터 메쉬(400)와 충돌할 수 있다. 도 6의 필터 메쉬(400)는 다수의 파티클을 효과적으로 포집할 수 있는 장점이 있는 반면, 시간이 지남에 따라 필터 메쉬(400)의 개구를 파티클이 폐쇄할 수 있어 가스의 배출 통로가 밀폐되는 문제점이 있다. 파티클이 필터 메쉬(400)의 개구를 폐쇄함에 따라 내부 가스 배출이 제한되므로, 소정의 시간이 지난 후에는 필터 메쉬(400)의 개구가 폐쇄될 수 있고, 전지 팩(1000)의 내부 압력이 증가하여 팩 프레임(200)의 붕괴 또는 폭발이 발생할 수 있다.
한편, 도 7의 필터 메쉬(400)는 전지 모듈(100)로부터 토출된 가스의 초기 이동 방향과 평행하게 배치되므로, 가스와 함께 배출된 파티클은 중력과 반대 방향으로 상승하여 필터 메쉬(400)와 충돌할 수 있다. 따라서, 도 7과 같이 필터 메쉬(400)가 형성된 경우에는 파티클이 필터 메쉬(400)와 충돌할 가능성이 낮거나, 충돌하더라도 에너지를 잃고 낙하할 수 있다. 도 7의 필터 메쉬(400)는 도 6의 필터 메쉬(400)보다 파티클에 의해 폐쇄될 가능성이 낮을 수 있고, 필터 메쉬(400)의 폐쇄에 따른 팩 프레임(200)의 붕괴 또는 폭발 문제가 최소화될 수 있다.
또한, 필터 메쉬(400)가 도 7의 형태로 제공됨으로써, 필터 메쉬(400)가 보다 작은 개구를 가지도록 촘촘하게 형성되는 것도 가능하다. 필터 메쉬(400)가 도 6의 형태로 제공되는 경우에는 폐쇄를 방지하기 위해 다소 큰 개구를 가지도록 형성되는 것이 바람직할 수 있으나, 도 7의 형태로 제공되는 경우에는 그러한 제한이 없으므로 다양한 설계의 이점이 있다.
한편, 이상에서 구체적으로 언급되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 전지의 온도나 전압 등을 관리해 주는 전지 관리시스템(Battery Management System; BMS) 및/또는 냉각 장치 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전지 팩이 적용되는 디바이스는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단일 수 있다. 그러나, 상술한 디바이스가 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 예시 외에 다양한 디바이스에 본 실시예에 따른 전지 팩이 사용될 수 있고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1000: 전지 팩
100: 전지 모듈
200: 팩 프레임
300: 벤팅 유로
400: 필터 메쉬

Claims (10)

  1. 복수의 전지셀들을 포함하는 전지 모듈 및
    상기 전지 모듈을 수용하는 팩 프레임을 포함하고,
    상기 전지 모듈과 상기 팩 프레임 사이에는 상기 전지 모듈으로부터 발생된 가스를 배출하는 벤팅 유로가 구비되고,
    상기 벤팅 유로와 상기 팩 프레임의 하면 사이에는 빈 공간이 형성되고, 상기 벤팅 유로는 상기 빈 공간의 상측에 위치하고,
    상기 벤팅 유로의 하면에는 필터 메쉬가 형성되고,
    상기 전지 모듈의 일면에는 상기 전지 모듈의 벤팅부가 형성되고,
    상기 벤팅부를 통해 배출된 가스는 상기 빈 공간으로 토출된 후 상기 필터 메쉬를 통해 상기 벤팅 유로로 이동하는 전지 팩.
  2. 제1항에서,
    상기 필터 메쉬는 상기 팩 프레임의 하면과 평행하게 위치하는 전지 팩.
  3. 제1항에서,
    상기 벤팅 유로는 상기 팩 프레임의 하면과 이격되도록 위치하는 전지 팩.
  4. 제1항에서,
    상기 벤팅 유로는 상기 전지 모듈의 일면에 배치되고,
    상기 전지 모듈의 상기 벤팅부는 상기 빈 공간을 향하도록 배치되는 전지 팩.
  5. 제1항에서,
    상기 전지 모듈은 상기 팩 프레임의 일면과 상기 벤팅부가 마주보도록 배치되는 전지 팩.
  6. 제4항에서,
    상기 벤팅 유로는 상기 벤팅부의 상측에 위치하는 전지 팩.
  7. 제4항에서,
    상기 필터 메쉬는 상기 벤팅부의 상측에 위치하는 전지 팩.
  8. 제4항에서,
    상기 벤팅부는 소정의 압력 이상에서 파단되는 판의 형태인 전지 팩.
  9. 제4항에서,
    상기 벤팅부는 소정의 압력 이상에서 개방되는 밸브의 형태인 전지 팩.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 전지 팩을 포함하는 디바이스.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4657636A1 (en) * 2023-07-04 2025-12-03 LG Energy Solution, Ltd. Battery pack and vehicle including same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014160573A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Hochiki Corp 蓄電装置
JP2015022997A (ja) * 2013-07-23 2015-02-02 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
US20190006650A1 (en) 2017-06-29 2019-01-03 Sargent Manufacturing Company Electrochemical cell housing

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165854U (ja) * 1982-04-28 1983-11-04 株式会社ユアサコーポレーション 蓄電池
JP2007035444A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Toyota Motor Corp 電源パック
JP2010080352A (ja) 2008-09-27 2010-04-08 Sanyo Electric Co Ltd バッテリシステム
KR102030726B1 (ko) * 2015-10-15 2019-10-10 주식회사 엘지화학 배터리 팩
CN208127262U (zh) 2016-02-12 2018-11-20 株式会社Lg化学 具有改进安全性的电池单元模块组件接纳结构
KR102033101B1 (ko) * 2017-09-27 2019-10-16 주식회사 엘지화학 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
CN112335109B (zh) * 2018-06-26 2023-03-24 三洋电机株式会社 电源装置以及具有该电源装置的车辆
KR102330377B1 (ko) * 2018-10-12 2021-11-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙 및 이러한 배터리 랙을 포함하는 전력 저장 장치
KR102400818B1 (ko) * 2019-03-06 2022-05-20 주식회사 엘지에너지솔루션 열폭주 현상 발생 시 모듈 내부로 공기 유입을 막을 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102772673B1 (ko) * 2020-01-14 2025-02-25 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 벤팅 장치 및 이를 포함하는 전지팩
KR102365176B1 (ko) 2020-06-01 2022-02-21 현대자동차 주식회사 수납식 차량 시트
US12512555B2 (en) * 2021-03-23 2025-12-30 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module with thermal propagation prevention structure of battery cell using coolant and battery pack comprising the same
CN113113709B (zh) 2021-04-22 2024-07-02 远景动力技术(江苏)有限公司 一种电池包及其灭火方法
JP7712369B2 (ja) * 2021-07-07 2025-07-23 エルジー エナジー ソリューション リミテッド クーリングフィンが合致されたパックケースを備えたバッテリーパック

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014160573A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Hochiki Corp 蓄電装置
JP2015022997A (ja) * 2013-07-23 2015-02-02 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
US20190006650A1 (en) 2017-06-29 2019-01-03 Sargent Manufacturing Company Electrochemical cell housing

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JP7744085B2 (ja) 2025-09-25
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