KR20230024836A

KR20230024836A - 안전성이 강화된 배터리 모듈

Info

Publication number: KR20230024836A
Application number: KR1020220095276A
Authority: KR
Inventors: 장성환; 성준엽; 정혜미
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2022-08-01
Publication date: 2023-02-21

Abstract

본 발명은 배터리 모듈 내부에서 발생된 가스나 화염 등의 배출을 적절하게 제어하며 외부 이물질 유입을 효과적으로 차단할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리; 내부 공간에 상기 셀 어셈블리를 수납하며, 상기 셀 어셈블리로부터 생성된 벤팅 가스가 배출 가능하도록 벤팅 홀이 형성된 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 외측에 위치하여 상기 벤팅 홀로부터 배출된 벤팅 가스가 유입되어 외부로 유출될 수 있도록 구성된 벤팅 유닛; 및 적어도 일부가 상기 벤팅 유닛의 내부에 위치하여 상기 벤팅 유닛의 내부로 유입되는 물질을 필터링하도록 구성된 필터 유닛을 포함할 수 있다.

Description

안전성이 강화된 배터리 모듈{Battery module with reinforced safety}

본 발명은 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안전성이 강화된 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 등에 관한 것이다.

노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 로봇, 전기 자동차 등의 상용화가 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 이차 전지는 다수가 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 케이스 내부에 함께 수납되는 형태로, 하나의 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈이 다수 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.

그런데, 이와 같이 배터리 팩 내부에 다수의 배터리 모듈이 포함되는 경우, 배터리 모듈 간 열적 연쇄 반응에 취약할 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 배터리 모듈 내부에서 열폭주(thermal runaway) 등의 이벤트가 발생하는 경우, 이러한 열폭주는 다른 배터리 모듈로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 모듈 간 열폭주 전파가 제대로 억제되지 못하면, 특정 배터리 모듈에서 발생한 이벤트는 여러 배터리 모듈의 연쇄적인 반응을 일으키게 되어, 폭발이나 화재를 일으키거나 그 규모를 크게 할 우려가 있다.

특히, 어느 하나의 배터리 모듈에서 열폭주 등 이벤트가 발생하는 경우, 가스나 화염 등이 외부로 배출될 수 있다. 이때, 가스나 화염 등의 배출을 적절하게 제어하지 못하면, 다른 배터리 모듈을 향해 가스나 화염 등이 배출되어, 다른 배터리 모듈의 열적 연쇄 반응을 일으킬 우려가 있다.

또한, 종래 배터리 모듈의 경우, 벤팅 가스 발생 시 이를 외부로 배출하기 위한 경로를 포함할 수 있다. 이때, 벤팅 가스의 배출 경로를 통해 수분 등 외부의 이물질이 유입되는 문제가 발생할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 모듈 내부에서 발생된 가스나 화염 등의 배출을 적절하게 제어하며 외부 이물질 유입을 효과적으로 차단할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 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.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리; 내부 공간에 상기 셀 어셈블리를 수납하며, 상기 셀 어셈블리로부터 생성된 벤팅 가스가 배출 가능하도록 벤팅 홀이 형성된 모듈 케이스; 상기 모듈 케이스의 외측에 위치하여 상기 벤팅 홀로부터 배출된 벤팅 가스가 유입되어 외부로 유출될 수 있도록 구성된 벤팅 유닛; 및 적어도 일부가 상기 벤팅 유닛의 내부에 위치하여 상기 벤팅 유닛의 내부로 유입되는 물질을 필터링하도록 구성된 필터 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 필터 유닛은, 흡습 재질을 포함할 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛은, 이산화탄소를 발생시키도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 홀과 상기 벤팅 유닛의 배출구 사이에서 기체가 필수적으로 통과하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 벤팅 유닛은, 적어도 일측 단부가 절곡된 플레이트 형태로 구성되어 절곡된 부분의 말단부 중 적어도 일부가 상기 모듈 케이스의 외측에 부착될 수 있다.

또한, 상기 벤팅 유닛은, 내측 표면에 돌출부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛의 돌출부가 내부로 삽입되게 구성될 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛의 돌출부 사이에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛의 내부 공간에서 상기 벤팅 가스의 흐름 방향을 따라 다수 배치될 수 있다.

또한, 상기 모듈 케이스는, 측면 양단에 상기 벤팅 홀이 형성되고, 상기 벤팅 유닛은, 양단 벤팅 홀 사이에 배출구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 벤팅 유닛은, 바닥부에 상기 벤팅 홀을 향하는 방향으로 낮아지는 형태의 경사면을 구비할 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛이 상기 모듈 케이스의 외면에 부착된 상태에서, 상기 벤팅 유닛의 내부 공간에 장착 가능하도록 구성될 수 있다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.

본 발명에 의하면, 배터리 모듈 내부에서 가스나 화염 발생 시, 이러한 가스나 화염의 배출이 적절하게 제어될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈의 내부 구성을 크게 변경하지 않더라도, 열 폭주(thermal runaway) 이벤트 발생에 대응하여 배터리 모듈의 가스 벤팅이 효과적으로 제어될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 모듈 내부에서 열 폭주 발생 시, 화염이나 스파크 등의 외부 배출을 차단할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 특정 배터리 모듈에서 열폭주 등의 이벤트가 발생하더라도, 다른 배터리 모듈로 열폭주 상황이 전파되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 벤팅 유닛의 내부에 설치된 흡습/흡연 기능의 필터 유닛을 통해, 평소 배터리 사용 환경에서는, 수분 유입 방지 및 습기 제거 등의 기능이 달성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 열 폭주 등의 이벤트 발생 시, 이러한 필터 유닛이 이산화탄소 등으로 승화함으로써, 화염 내지 화재를 진압할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈 간 연쇄 반응이 일어나는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 경우, 안전성이 향상된 배터리 모듈과 그 응용 장치가 제공될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 모듈이 자동차에 적용되는 경우, 탑승자의 안전을 보다 효과적으로 보장할 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, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 결합 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일 효과를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 벤팅 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 4의 벤팅 유닛이 모듈 케이스에 결합된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 도 6의 벤팅 유닛에 대한 벤팅 가스의 흐름 경로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 확대도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛과 필터 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은, 도 12의 B3-B3' 선에 대한 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 상부에서 바라본 형태의 도면이다.

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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 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 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성에 대한 결합 사시도이다. 다만, 도 1에서는, 설명의 편의를 위해, 모듈 케이스(200)의 일부분이 절취된 형태로 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 셀 어셈블리(100), 모듈 케이스(200), 벤팅 유닛(300) 및 필터 유닛(400)을 포함한다.

상기 셀 어셈블리(100)는, 하나 이상의 배터리 셀을 구비할 수 있다. 여기서, 각각의 배터리 셀은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이차 전지는, 전극 조립체, 전해질 및 전지 케이스를 구비할 수 있다. 특히, 셀 어셈블리(100)에 구비된 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지일 수 있다. 다만, 이차 전지의 다른 형태, 이를테면 원통형 전지나 각형 전지도 본 발명의 셀 어셈블리(100)에 채용될 수 있다.

다수의 이차 전지는 서로 적층된 형태로 셀 어셈블리(100)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 다수의 이차 전지는, 각각 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 상태에서 수평 방향(도면의 X축 방향)으로 배열된 형태로 적층될 수 있다. 각각의 배터리 셀은, 전극 리드를 구비할 수 있는데, 이러한 전극 리드는, 각 배터리 셀의 양 단부에 위치하거나 일 단부에 위치할 수 있다. 전극 리드가 양방향으로 돌출된 이차 전지는 양방향 셀이라고 하고, 전극 리드가 일방향으로 돌출된 이차 전지는 단방향 셀이라고 할 수 있다. 본 발명은 이러한 이차 전지의 구체적인 종류나 형태에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 이차 전지가 본 발명의 셀 어셈블리(100)에 채용될 수 있다.

상기 모듈 케이스(200)는, 내부에 빈 공간이 형성되어 내부 공간에 셀 어셈블리(100)를 수납하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(200)는, 상판, 하판, 좌측판, 우측판, 전판 및 후판을 구비하여, 내부 공간을 한정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상판, 하판, 좌측판, 우측판, 전판 및 후판 중 적어도 둘 이상은 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상판, 하판, 좌측판 및 우측판은 서로 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 일체화된 케이스는 관 형태를 가지며, 모노 프레임과 같이 지칭될 수 있다. 이 경우, 모듈 케이스(200)는, 모노 프레임의 전방과 후방 개방단에 각각 결합되는 엔드 커버(전판, 후판)를 구비할 수 있다. 다른 예로, 모듈 케이스(200)에서, 좌측판, 우측판 및 하판이 서로 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 일체화된 케이스는, 그 형상으로 인해 U-프레임과 같이 지칭될 수 있다. 또는, 모듈 케이스(200)는, 상단이 개방된 박스 형태의 하부 케이스와 이러한 하부 케이스의 상단 개방부를 커버하는 상부 케이스(상판)를 구비할 수 있다. 이 밖에도, 상기 모듈 케이스(200)는, 다른 다양한 형태로 구성될 수 있다.

상기 모듈 케이스(200)는, 도 1 등에 도시된 바와 같이, 벤팅 홀(H)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(200)의 좌측판 및 우측판에 각각 벤팅 홀(H)이 형성될 수 있다. 이러한 벤팅 홀(H)은, 모듈 케이스(200)의 내부 공간에 수납된 셀 어셈블리(100)로부터 벤팅 가스가 생성되어 분출된 경우, 생성된 벤팅 가스가 모듈 케이스(200)의 외부 공간으로 배출 가능하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 모듈 케이스(200)가 모노 프레임과 엔드 커버를 구비하는 형태로 구성된 경우, 벤팅 홀(H)은 모노 프레임 및/또는 엔드 커버에 형성될 수 있다. 또는, 모듈 케이스(200)가 하부 케이스와 상부 케이스를 구비하는 형태로 구성된 경우, 벤팅 홀(H)은 하부 케이스 및/또는 상부 케이스에 형성될 수 있다.

모듈 케이스(200)는, 벤팅 홀(H)을 제외하고는 밀폐된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 벤팅 홀(H)은, 모듈 케이스(200)를 내외부 방향으로 관통하도록, 완전히 개방된 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 벤팅 홀(H)은 완전히 개방되지 않고, 정상적인 상태에서는 폐쇄되어 있다가 압력이나 온도 등의 변화에 따라 개방 가능한 형태로 구성될 수도 있다.

상기 벤팅 유닛(300)은, 모듈 케이스(200)의 적어도 일측, 특히 외측에 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 벤팅 유닛(300)은, 모듈 케이스(200)의 외측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 홀(H)은 모듈 케이스(200)의 좌측면에 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 벤팅 홀(H)은, 모듈 케이스(200)의 우측면에도 형성될 수 있다. 이 경우, 벤팅 유닛(300)은 모듈 케이스(200)의 좌측면과 우측면 각각의 외부에 부착될 수 있다.

벤팅 유닛(300)은, 모듈 케이스(200)의 표면에 다양한 체결 방식으로 부착 고정될 수 있다. 특히, 벤팅 유닛(300)은, 모듈 케이스(200)에서 벤팅 홀(H)이 형성된 부분에 용접 등의 방식으로 부착 고정될 수 있다.

벤팅 유닛(300)은, 내부에 빈 공간을 한정하고, 이러한 한정된 공간을 통해, 벤팅 홀(H)로부터 배출된 벤팅 가스가 흐르도록 구성될 수 있다. 즉, 벤팅 유닛(300)은, 벤팅 홀(H)로부터 배출된 벤팅 가스가 내부 공간으로 유입되도록 구성될 수 있다. 그리고, 벤팅 유닛(300)은, 내부 공간을 흐르는 벤팅 가스가, 도 1에서 O로 표시된 바와 같은 배출구를 통해, 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 여기서, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간은, 벤팅 가스를 가이드하는 공간이라는 점에서 벤팅 채널이라고 할 수 있다. 즉, 벤팅 유닛(300)은, 벤팅 홀(H)을 통해 내부 공간으로 유입된 벤팅 가스가 흐를 수 있도록 벤팅 채널이 형성될 수 있다. 그리고, 벤팅 채널을 흐르는 벤팅 가스는, 배출구(O)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은, 적어도 일부가 벤팅 유닛(300)의 내부에 위치할 수 있다. 즉, 벤팅 유닛(300)에는 내부 공간이 형성되어 벤팅 채널로서 기능할 수 있는데, 필터 유닛(400)은 이러한 벤팅 채널에 적어도 일부분이 존재할 수 있다. 특히, 필터 유닛(400)은, 전체적으로 벤팅 유닛(300)의 내부 공간, 즉 벤팅 채널에 삽입된 형태로 구성될 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 내부로 유입되는 물질을 필터링하도록 구성될 수 있다. 필터 유닛(400)은, 다수의 기공 등이 형성되어, 특정 상태 내지 특정 성분의 물질은 통과시키고, 다른 특정 상태 내지 특정 성분의 물질은 필터링하여 이동을 차단시킬 수 있다.

더욱이, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 가스가 흐르는 경로, 다시 말해 벤팅 채널에 위치하여, 벤팅 가스나 다른 물질을 필터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 홀(H)을 통해 벤팅 유닛(300)으로 유입되어 배출구(O)를 통해 외부로 배출되는 물질을 필터링하는 구조 내지 재질 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 필터 유닛(400)은, 배출구(O)를 통해 벤팅 유닛(300)의 내부 공간으로 유입되는 물질을 필터링하는 구조 내지 재질 등으로 구성될 수 있다.

특히, 셀 어셈블리(100)에서 열 폭주(thermal runaway) 등의 이벤트로 인해 모듈 케이스(200) 내부에서 벤팅 가스가 발생하는 경우, 벤팅 가스는, 화살표 A1로 표시된 바와 같이, 모듈 케이스(200)의 벤팅 홀(H)을 통해 벤팅 유닛(300)의 내부 공간으로 유입되어 흐를 수 있다. 이때, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 마련된 필터 유닛(400)은, 벤팅 가스를 필터링할 수 있다. 즉, 벤팅 가스는, 도 2에서 화살표 A2로 표시된 바와 같이, 필터 유닛(400)을 거쳐 필터링된 후, 배출구(O)를 통해 벤팅 유닛(300)의 외부로 배출될 수 있다.

더욱이, 벤팅 가스의 내부에는 활물질 입자나 전해액 등에 의한 고온의 입자가 스파크와 같은 형태로 포함될 수 있다. 또한, 벤팅 가스 배출 시 화염도 함께 배출될 수 있다. 이때, 필터 유닛(400)은, 이러한 스파크 및/또는 화염 등을 필터링하도록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 열 폭주 시, 벤팅 유닛(300)을 통해 외부로 배출되는 물질, 이를테면 벤팅 가스나 그에 포함된 물질의 외부 배출이 차단 내지 억제될 수 있다. 특히, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 화염 및/또는 스파크의 외부 배출이 차단되거나 억제될 수 있다.

더욱이, 본 발명에 있어서, 벤팅 유닛(300)은 벤팅 가스 등의 이동 경로를 절곡된 형태로 가이드할 수 있다. 이때, 벤팅 가스 등과 함께 배출되는 스파크나 화염 등의 이동 경로는 직진성이 강하므로, 이와 같이 벤팅 유닛(300)에 의해 형성된 절곡된 형태의 벤팅 경로는, 스파크나 화염 등의 외부 배출을 차단하거나 억제할 수 있다. 뿐만 아니라, 필터 유닛(400)이 다시 한 번 스파크나 화염 등의 외부 배출을 저지함으로써, 이러한 스파크나 화염 등의 외부 배출이 보다 확실하게 억제 내지 차단될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 모듈 외부로 발화원이 유출될 가능성을 낮추어, 열폭주와 같은 비정상적인 상황이 발생한 배터리 모듈의 외부에서, 화재가 발생하거나 확산되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈 간 열적 연쇄 반응이 억제되고, 화재 진압 내지 예방 성능이 향상될 수 있다.

또한, 필터 유닛(400)은, 연기를 흡수할 수 있는 재질(흡연 재질)로 구성될 수 있다. 즉, 필터 유닛(400)은, 벤팅 가스에 포함된 여러 성분 중에서 적어도 일부 성분을 흡수하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛(400)은, 벤팅 가스에 포함된 성분 중, 인체에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있는 유독 가스를 흡수하는 형태나 재질 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 배터리 모듈로부터 벤팅 가스가 배출될 때, 이러한 벤팅 가스로 인해 차량 운전자 등 사용자에 치명적인 피해를 입히는 것을 예방하거나 감소시킬 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은 습기를 흡수할 수 있는 기능, 즉 흡습 기능을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터 유닛(400)은, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 흡습제나 제습제 등을 포함할 수 있다. 더욱이, 필터 유닛(400)은, 고체 상태의 흡습 재료를 포함할 수 있다. 여기서, 고체 상태는 습기를 흡수하기 이전 상태일 수 있으며, 습기를 흡수하거나 열 등 주변 상황에 따라 고체 상태를 유지하는 물질일 수도 있고, 액체나 기체 등 다른 상태로 변환되는 물질일 수도 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 벤팅 유닛(300)을 통해 배터리 모듈 내부로 수분 등 이물질이 유입되는 것을 보다 효과적으로 차단할 수 있다. 이에 대해서는, 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일 효과를 도식화하여 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 화살표 A3으로 표시된 바와 같이, 배출구(O)를 통해 벤팅 유닛(300)의 내부 공간으로 수분이나 습기가 침투하고자 하더라도, 배출구(O)에 마련된 필터 유닛(400)에 의해, 수분이나 습기의 침투가 차단될 수 있다. 더욱이, 자동차나 ESS 등에 장착된 배터리 모듈은 실외에서 사용될 수 있는데, 이 경우 비나 눈이 오거나 물이 튀는 경우와 같이, 수분 내지 습기가 침투할 수 있는 환경에 배터리 모듈이 놓일 수 있다. 이러한 상황에서, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 필터 유닛(400)의 흡습 기능으로, 수분 내지 습기의 침투 확률을 낮출 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 수분이나 습기가 존재한다 하더라도, 필터 유닛(400)에 의해 수분이나 습기가 흡수될 수 있다. 따라서, 상기 측면에 의하면, 모듈 케이스(200)의 내부, 특히 셀 어셈블리(100) 측으로 수분이나 습기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 평소 배터리 사용 환경에서는, 벤팅 유닛(300)을 통해 모듈 케이스(200) 내부로 수분이 유입되는 것을 방지하거나 습기를 제거하는 기능이 확보될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 배터리 모듈의 전기적 안전성이 더욱 향상될 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛(400)은, 이산화탄소를 발생시키도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 필터 유닛(400)은, 특정 조건에서 이산화탄소를 발생시키는 물질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터 유닛(400)은, 상온에서 또는 일정 온도 이상의 환경에서 승화와 같이 그 상태가 변화하거나 화학적 반응 과정 등을 통해, 이산화탄소를 발생시키는 물질을 구비하거나 그러한 물질로 이루어질 수 있다. 더욱이, 상기 필터 유닛(400)은, 열이나 화염 등에 의한 연소 반응 등을 통해 이산화탄소(CO₂)를 생성할 수 있는 물질을 구비할 수 있다. 이와 같이 필터 유닛(400)에 의해 생성된 이산화탄소는, 벤팅 유닛(300) 주변에 존재하거나, A3으로 표시된 바와 같이 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 위치할 수 있다.

이러한 이산화탄소는, 소화 물질로서, 화염의 억제 내지 소화 작용을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 열 폭주와 같은 이벤트 발생 시, 이산화탄소가 벤팅 가스 내지 화염에 적극적으로 대응할 수 있다. 더욱이, 스파크나 화염 등은 벤팅 유닛(300)의 내부 공간으로 유입될 수 있는데, 필터 유닛(400)에 의해 생성된 이산화탄소가 소화 작용을 함으로써, 스파크나 화염 등의 외부 배출을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 필터 유닛(400)이 벤팅 가스나 화염 등에 의해 연소 반응을 일으키는 과정에서, 벤팅 가스 등의 열을 흡수함으로써, 고온의 벤팅 가스나 활물질 입자 등의 온도를 낮출 수도 있다.

또한, 이러한 실시 구성에서, 생성된 이산화탄소는 모듈 케이스(200)의 내부 공간으로 유입될 수도 있다. 이 경우, 모듈 케이스(200) 내부의 화재 등에 대한 진압 내지 확산 억제 성능도 확보될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 특정 배터리 모듈의 열 폭주 이벤트 발생으로 인해 주변 배터리 모듈로 열 폭주가 전파되는 문제가 보다 효과적으로 예방될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 측면에 의하면, 이벤트가 발생한 배터리 모듈의 화재에 대하여 소화를 통한 적극적인 대처가 가능할 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛(400)은, 특정 상황에서 물 또는 수증기를 발생시키는 물질을 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 필터 유닛(400)은, 열분해 반응에 의해 이산화탄소와 물을 발생시키는 물질을 구비할 수 있다.

이 경우, 상기 필터 유닛(400)에 의해 생성된 물이나 수증기가 소화 물질로서 작용하여, 화염이나 스파크 배출 억제 효과, 또는 벤팅 가스 등의 온도 하강 효과 등이 더욱 향상될 수 있다.

예를 들어, 상기 필터 유닛(400)은, 나프탈렌을 구비할 수 있다. 특히, 나프탈렌의 경우, 흡습 내지 흡연 성능이 안정적으로 확보될 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 모듈 내부로 수분이나 습기 등이 유입되는 것을 보다 확실하게 차단할 수 있다. 그러므로, 이러한 실시 구성에 의하면, 평소 배터리 모듈의 정상적인 사용 과정에서, 배터리 모듈의 내부로 수분 등이 유입되는 것이 방지되어 전기적 안전성이 향상되고, 내부 구성요소의 부식 등이 방지될 수 있다.

또한, 이와 같은 실시예에서 필터 유닛(400)에 포함된 나프탈렌은, 연소 반응을 통해 이산화탄소와 물을 생성할 수 있다. 특히, 모듈 케이스(200) 내부에서 열 폭주와 같은 이벤트가 심화되어 화염 등이 발생하여 벤팅 유닛(300)으로 유입된 경우, 화염 등은 나프탈렌에 대하여 연소 반응을 일으킬 수 있다. 이 경우, 나프탈렌은 산소와 반응하여 이산화탄소와 물을 생성할 수 있다.

다른 예로, 상기 필터 유닛(400)은, 탄산수소칼륨 또는 탄산수소나트륨을 구비할 수 있다. 대표적으로 탄산수소칼륨은, 다음과 같은 열분해 반응을 통해, 이산화탄소 및 물(수증기)을 생성할 수 있다.

2KHCO₃ → K₂CO₃ + H₂O + CO₂ - Q

즉, 필터 유닛(400)에 탄산수소칼륨이 포함된 경우, 탄산수소칼륨은 열(Q)을 흡수하여 K₂CO₃와 함께, 수증기(H₂O)와 이산화탄소(CO₂)를 생성할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 열 폭주 시 필터 유닛(400)에 의해 생성되는 이산화탄소 및/또는 물에 의해, 배터리 모듈 내부에서 발생한 스파크나 화재에 대한 보다 신속하고 확실한 진압이 가능할 수 있다. 또한, 이 경우, 물 등에 의해 벤팅 가스나 고온 물질의 온도를 낮출 수 있다. 뿐만 아니라, 수증기 등은, 화재나 입자의 직진 이동을 방해하여, 화재나 입자의 외부 배출을 억제하는 효과도 가질 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은, 나프탈렌이나 탄산수소칼륨과 같은 물질로만 이루어지거나 이러한 물질과 함께 다른 물질 내지 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛(400)은, 나프탈렌이나 탄산수소칼륨 분말이 압축화된 형태로 구성될 수 있다. 또는, 필터 유닛(400)은, 이러한 이산화탄소 및/또는 수증기 발생 물질이 별도의 지지부에 의해 지지되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛(400)은, 금속 또는 폴리머 재질의 메쉬 형태 지지부에 탄산수소칼륨이나 나프탈렌이 지지된 형태로 구성될 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은, 판상 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 등에 도시된 바와 같이, 상기 필터 유닛(400)은, 사각 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 이때, 필터 유닛(400)은, 벤팅 가스가 넓은 2개의 표면, 즉 전면이나 후면이 아닌, 좁은 측면을 통해 유입 및 유출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 필터 유닛(400)의 무게를 크게 증가시키지 않더라도, 벤팅 가스 등이 필터 유닛(400)을 통과하는 면적을 넓힐 수 있다. 따라서, 필터 유닛(400)에 의한 여러 성능, 이를테면 화염 차단 성능 내지 흡습 성능 등이 보다 효율적으로 확보될 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 배출구(O)에 가까운 위치에 마련될 수 있다. 특히, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 배출구(O) 측에 위치할 수 있다. 이때, 필터 유닛(400)의 일부, 이를테면 필터 유닛(400)의 상측 모서리 부분이 배출구(O)를 통해 외부로 노출될 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 배출구(O)에서부터 수분 등의 유입이 차단되므로, 벤팅 유닛(300)의 내부로 수분 등이 유입되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 홀(H)로부터 필터 유닛(400)이 최대한 멀리 위치할 수 있다. 따라서, 벤팅 홀(H)을 통해 유입된 벤팅 가스나 화염 등이 벤팅 유닛(300)의 내부 공간을 거치는 과정에서 그 온도가 최대한 낮아지도록 하거나 이동이 최대한 억제되도록 할 수 있다. 그러므로, 벤팅 가스나 화염 등에 의해 필터 유닛(400)이 손상 내지 용융되는 것을 방지하거나, 필터링되는 양을 줄여 필터링 효과가 오래 유지되도록 할 수 있다.

또한, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 홀(H)과 배출구(O) 사이에서, 기체가 필수적으로 통과하도록 구성될 수 있다. 즉, 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에서 벤팅 가스 등의 물질이 흐를 때, 흐름 경로에 직교하는 단면적을 전체적으로 막아 폐쇄시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 배출구(O)를 완전히 폐쇄시키는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 필터 유닛(400)의 내부나 외부에 위치하는 물질은, 벤팅 유닛(300)의 외부로 배출되거나 벤팅 유닛(300)의 내부로 유입되는 과정에서 반드시 필터 유닛(400)을 통과해야만 할 수 있다.

예를 들어, 벤팅 홀(H)로부터 벤팅 유닛(300)의 내부로 유입되어 배출구(O)를 통해 외부로 벤팅 가스가 배출될 때, 모든 벤팅 가스는 반드시 필터 유닛(400)을 통과하도록 필터 유닛(400)이 구성될 수 있다. 다른 예로, 벤팅 유닛(300)의 외부에 존재하는 수분 등은, 배출구(O)를 통해 벤팅 유닛(300)의 내부 공간으로 유입되어 벤팅 홀(H)을 향하여 이동하는 과정에서, 반드시 필터 유닛(400)을 통과해야만 수 있다. 더욱이, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300)의 배출구(O) 측에 배치된 실시예에서는, 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300)의 배출구(O) 전체를 커버하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 벤팅 가스가 벤팅 유닛(300)의 외부로 배출되거나 외부의 습기 등이 벤팅 유닛(300)의 내부로 유입되기 위해서는, 반드시 필터 유닛(400)을 통과해야만 할 수 있다.

다시 말해, 필터 유닛(400)을 거치지 않고서는, 벤팅 유닛(300) 내부의 유체가 벤팅 유닛(300) 외부로 배출될 수 없고, 벤팅 유닛(300) 외부의 유체가 벤팅 홀(H)을 통해 모듈 케이스(200) 내부로 유입될 수 없다.

이와 같은 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)에 의한 필터링 내지 차단 효과가 보다 확실하게 보장될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)에 의한 이산화탄소 및/또는 물과 같은 소화 물질의 생성 효과 또는 그로 인한 온도 저하 효과가 보다 향상될 수 있다.

상기 벤팅 유닛(300)은, 적어도 일측 단부가 절곡된 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 벤팅 유닛(300)의 절곡된 부분의 말단부 중 적어도 일부는, 모듈 케이스(200)의 외측에 부착될 수 있다. 이에 대해서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 포함된 벤팅 유닛(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 4의 벤팅 유닛(300)이 모듈 케이스(200)에 결합된 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 도 5는 도 3의 B1-B1' 선에 대한 단면의 일부 구성이라 할 수 있다. 특히, 도 5는, 모듈 케이스(200)의 우측 부분에 벤팅 유닛(300)이 장착된 구성의 단면을 나타낸다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 벤팅 유닛(300)은, 본체부(310)와 절곡부(320)를 구비할 수 있다. 본체부(310)는 판상으로 구성될 수 있으며, 절곡부(320)는 본체부(310)의 모서리 부분에 형성될 수 있다. 특히, 절곡부(320)는 본체부(310)와 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 절곡부(320)는, 본체부(310)의 모서리 부분을 내측 방향으로 절곡시킨 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 내측 방향이란 모듈 케이스(200)를 향하는 방향일 수 있다. 본 명세서에서는, 특별한 설명이 없는 한, 각 구성요소에 대하여, 내측 방향은 배터리 모듈의 중심을 향하는 방향을 의미하고, 외측 방향은 배터리 모듈의 외곽을 향하는 방향을 의미할 수 있다.

벤팅 유닛(300)에서, 본체부(310)는 사각 플레이트 형태로 구성될 수 있으며, 절곡부(320)는 본체부(310)의 4개의 모서리에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 절곡부(320)는 본체부(310)의 상단 측 모서리, 하단 측 모서리, 전단 측 모서리 및 후단 측 모서리에 각각 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 절곡된 형상으로 인해, 벤팅 채널을 형성하는 내부 공간의 적어도 일부분이 한정될 수 있다. 다만, 본체부(310)의 적어도 일측 모서리, 이를테면 상단 측 모서리에는, 일부분이 절개 내지 절취된 형태로 형성되어 배출구(O)로서 기능하도록 할 수 있다.

이러한 실시 구성에서, 벤팅 채널은, 벤팅 유닛(300)의 본체부(310)와 절곡부(320)에 의해 한정된 공간에 의해 형성될 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 구성을 참조하면, V로 표시된 바와 같은 벤팅 채널은, 본체부(310)에 의해 우측면이 한정되고, 상단 절곡부(321)와 하단 절곡부(322)에 의해 상부와 하부가 각각 한정될 수 있다. 그리고, 벤팅 채널(V)은, 벤팅 유닛(300)의 전단 절곡부(323)와 후단 절곡부(324)에 의해 전방과 후방이 한정될 수 있다.

한편, 벤팅 채널(V)의 일측, 이를테면 좌측은 완전히 개방된 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 좌측 부분에는 모듈 케이스(200)가 위치할 수 있다. 특히, 벤팅 유닛(300)의 상단 절곡부(321)와 하단 절곡부(322)의 외측 말단부는, 도 5에서 C1 및 C1'으로 표시된 부분과 같이, 모듈 케이스(200)의 외면에 부착될 수 있다. 또한, 벤팅 유닛(300)의 전단 절곡부(320)와 후단 절곡부(320)도 말단부가 모듈 케이스(200)의 외면에 부착될 수 있다. 여기서, 벤팅 유닛(300)의 각 절곡부(320)와 모듈 케이스(200) 사이의 부착 부분은, 벤팅 가스가 새어 나가지 않도록, 강하게 결합 고정 및 실링될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 유닛(300)의 각 절곡부(320)의 단부는, 모듈 케이스(200)의 외면에 레이저 용접되어 밀봉 결합될 수 있다. 이 밖에도, 벤팅 유닛(300)과 모듈 케이스(200)는, 다른 다양한 방식으로 상호 결합될 수 있다.

여기서, 벤팅 본체(310)의 절곡된 테두리 부분 중 일부는 모듈 케이스(200)에 부착되지 않을 수 있다. 이 경우, 벤팅 본체(310)에서 모듈 케이스(200)와 부착되지 않은 부분은 배출구(O)로서, 벤팅 가스가 벤팅 유닛(300)의 외부로 배출되는 부분이 될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서, 벤팅 채널(V)은, 벤팅 유닛(300)과 모듈 케이스(200)의 외면에 의해 공간이 한정되어 형성된다고 할 수 있다. 그리고, 벤팅 홀(H)로부터 배출된 벤팅 가스는, 도 4에서 화살표로 표시된 바와 같이 벤팅 채널(V) 내부를 흐르다가, 배출구(O)를 통해 벤팅 유닛(300) 외부로 배출될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 모듈에서 벤팅 가스를 가이드하는 구성이 간단한 구조와 쉬운 조립 방식으로 마련될 수 있다. 특히, 이 경우, 벤팅 유닛(300)의 제조가 매우 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 모듈 케이스(200)에 벤팅 홀(H)만 형성되면 되고, 종래의 배터리 모듈 구성의 대부분이 그대로 활용될 수 있다. 따라서, 모듈 케이스(200)의 외면 형태나 그 내부의 구조적 설계 내지 제조 방식 등이 크게 변화되거나 복잡해질 필요가 없다. 그러므로, 안전성이 크게 향상되면서 제조도 용이한 배터리 모듈이 구현될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 벤팅 유닛(300)에 대한 벤팅 가스의 흐름 경로를 개략적으로 나타내는 도면이다. 한편, 본 실시예를 비롯하여, 본 명세서에 포함된 여러 실시예에 대해서는, 다른 실시예들에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.

도 6을 참조하면, 상기 벤팅 유닛(300)은, 내측 표면에 돌출부(P)가 형성될 수 있다. 특히, 벤팅 유닛(300)에서 모듈 케이스(200)의 외면과 마주보는 본체부(310)는, 모듈 케이스(200)의 외면을 향하여 볼록하게 돌출된 형태의 돌출부(P)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 벤팅 유닛(300)은 모듈 케이스(200)의 우측 표면에 장착될 수 있는데, 이러한 벤팅 유닛(300)의 좌측 표면에는 벤팅 채널이 존재하는 좌측 방향으로 돌출된 형태의 돌출부(P)가 마련될 수 있다. 특히, 이러한 돌출부(P)는, 벤팅 유닛(300)의 내측 표면에 다수 구비될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서는, 벤팅 가스나 화염, 스파크 등이 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에서 이동할 때, 돌출부(P)와 부딪힐 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바를 참조하면, 벤팅 가스가 벤팅 홀(H)로부터 배출구(O)를 향해 -Y축 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 벤팅 가스와 함께 화염이나 스파크, 활물질 입자 등이, 도 7의 화살표로 표시된 바와 같이, 돌출부(P)와 충돌되어 방향이 전환될 수 있다.

이 경우, 벤팅 가스는 방향을 전환하면서도 그 이동이 원활하게 이루어질 수 있다. 그러나, 이동 시 직진성이 강한 화염이나 스파크 등의 이동은 저지될 수 있다. 따라서, 벤팅 유닛(300)의 내부에서 외부로 화염이나 스파크 등이 배출되는 것이 억제되거나 감소될 수 있다.

더욱이, 벤팅 유닛(300)은, 벤팅 가스가 흐르는 과정에서 적어도 하나의 돌출부(P)와는 충돌하도록 구성될 수 있다. 즉, 벤팅 유닛(300)은, 내부 공간에서 벤팅 가스의 흐름 방향이 직선으로 형성되지 않고 적어도 한 번은 절곡되도록 돌출부(P)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 벤팅 유닛(300)의 내부에는 벤팅 유닛(300)의 흐름 방향(도 7의 Y축 방향)을 따라 다수의 돌출부(P)가 배치되고, 이러한 다수의 돌출부(P) 중 적어도 일부는, 벤팅 유닛(300)의 흐름 방향에 직교하는 수직 방향(도 7의 Z축 방향)으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 돌출부(P)가 내부로 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 추가로 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 유닛(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 예를 들어, 도 8은, 도 6의 벤팅 유닛(300)에 장착되는 필터 유닛(400)의 일례를 나타낸다고 할 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 필터 유닛(400)은, G로 표시된 바와 같이, 내측 방향으로 오목하게 형성된 삽입부를 구비할 수 있다. 이러한 삽입부(G)는 홈 형태 또는 홀 형태를 가질 수 있다. 특히, 삽입부(G)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같은 벤팅 유닛(300)의 돌출부(P)에 대응되는 형태 및 위치를 가질 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 본체부(310)와 마주보는 외측 표면에, 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 삽입부(G)가 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 삽입부(G)의 위치와 형태는, 벤팅 유닛(300)에 마련된 돌출부(P)가 삽입 가능하도록 구성될 수 있다. 따라서, 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300)의 내부 공간, 이를테면 배출구(O) 측에 장착되는 경우, 벤팅 유닛(300)의 돌출부(P)가 필터 유닛(400)의 삽입부(G)에 끼워질 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)과 벤팅 유닛(300) 사이의 결합력이 강화될 수 있다. 특히, 벤팅 가스가 벤팅 유닛(300)을 통해 외부로 배출되는 경우, 강한 압력이 필터 유닛(400)에 인가될 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 가스가 배출되는 상황에서도 필터 유닛(400)이 외부로 이탈되지 않고 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에서 그 위치를 안정적으로 유지할 수 있다. 뿐만 아니라, 배터리 모듈이 자동차에 장착되는 경우, 배터리 모듈은 잦은 진동이나 충격 상황에 노출될 수 있다. 이때, 상기 실시 구성과 같이 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300) 내부에서 안정적으로 위치를 유지하면, 진동이나 충격 등에도 필터 유닛(400)의 기능이 제대로 발휘될 수 있다.

도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛(300)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 상기 벤팅 유닛(300)의 돌출부(P)는, 격벽 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도 6의 실시예에서는 돌출부(P)가 핀(pin) 또는 막대 형태로 구성되어 있으나, 도 9의 실시예에서는 돌출부(P)가 격벽 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 격벽 형태의 돌출부(P)는, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간, 즉 벤팅 채널을 구획하는 파티션과 같은 형태로 구성될 수 있다. 다만, 돌출부(P)는 구획된 공간을 완전히 분리하지 않고, 일부분이 개방되도록 함으로써, 개방된 부분을 통해 가스가 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 이 경우, 벤팅 가스는 격벽 형태의 돌출부(P)의 표면을 따라 흐르며, 개방된 부분을 통해 서로 다른 공간 사이를 흐를 수 있다.

특히, 격벽 형태의 돌출부(P)는, 모듈 케이스(200)의 벤팅 홀(H)에서 벤팅 유닛(300)의 배출구(O)에 이르는 경로 상에 다수 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 실시 구성을 참조하면, 하나의 벤팅 유닛(300)에는 P1~P4의 총 4개의 돌출부(P)가 구비되어 있다. 이때, 2개의 돌출부(P1, P2)는 벤팅 유닛(300)의 배출구(O)를 중심으로 후방 측(+Y 방향 측)에 위치하고, 나머지 2개의 돌출부(P3, P4)는 벤팅 유닛(300)의 배출구(O)를 중심으로 전방 측(-Y 방향 측)에 위치한다고 할 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서, 모듈 케이스(200)의 벤팅 홀(H)을 통해 유입된 벤팅 가스는, 이러한 격벽 형태의 돌출부(P)에 의해 화살표로 표시된 바와 같이 흐를 수 있다.

더욱이, 벤팅 유닛(300)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 모듈 케이스(200)의 벤팅 홀(H)이 위치한 부분과 배출구(O) 사이의 경로가 적어도 1회 이상 절곡되도록 구성될 수 있다. 특히, 격벽 형태의 돌출부(P)는, 개방 부분이 상부에 형성된 돌출부(P)와 개방 부분이 하부에 형성된 돌출부(P)가 벤팅 채널의 흐름 방향을 교대로 배치되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 9의 실시예에서 후방 측에 위치하는 2개의 돌출부(P1, P2)를 살펴보면, 그 중 하나의 돌출부(P1)는 하단 절곡부(322)에서 본체부(310)의 내측 표면을 따라 상부 방향으로 연장 형성되되, 상단이 상단 절곡부(321)와 접촉하지 않고 개방되도록 구성될 수 있다. 그리고, 나머지 하나의 돌출부(P2)는, 상단 절곡부(321)에서 본체부(310)의 내측 표면을 따라 하부 방향으로 연장 형성되되, 하단이 하단 절곡부(322)와 접촉하지 않고 개방되도록 구성될 수 있다. 즉, 다수의 돌출부(P)는, 지그재그 형태로 형성될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에 의하면, 벤팅 홀(H) 측으로 유입된 벤팅 가스는, 2개의 돌출부(P1, P2)에 의해, 화살표로 표시된 바와 같이 대략 90도 내지 180도로 2회 방향을 전환할 수 있다. 따라서, 벤팅 가스와 함께 배출구(O) 측으로 이동하는 화염이나 스파크 등은, 다수의 방향 전환으로 인해, 그 이동이 제한 내지 억제될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 유닛(300)이라는 한정된 공간에 대하여, 벤팅 경로를 최대한 확장할 수 있다. 그러므로, 화염이나 스파크 등이 배출구(O)로 유출되는 것이 방지되거나 감소되며, 벤팅 가스의 온도가 낮아질 수도 있다.

또한, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 돌출부 사이에 삽입되게 구성될 수 있다.

특히, 도 9에 도시된 바를 참조하면, 벤팅 유닛(300)의 내부에 위치하는 필터 유닛(400)이 투명하게 점선 형태로 도시되어 있다. 이때, 필터 유닛(400)은, 배출구(O)를 중심으로 양측에 위치하는 2개의 돌출부(P2, P3) 사이에 끼워지는 형태로, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 특히, 필터 유닛(400)은, 다수의 돌출부(P) 사이에 끼움 결합될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)과 벤팅 유닛(300) 사이의 결합력이 향상될 수 있다. 따라서, 벤팅 가스의 배출 압력이나 외부의 진동 내지 충격 등에도, 필터 유닛(400)이 안정적으로 위치를 유지할 수 있다. 또한, 이와 같은 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)을 벤팅 유닛(300) 내부에 장착하는 구성이 쉽게 이루어질 수 있으므로, 배터리 모듈의 조립성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)에 대하여 별도의 형상 변형이나 구성을 마련하지 않을 수 있다. 따라서, 필터 유닛(400)의 성능이 일정 수준 이상 유지되도록 하거나, 기계적 강성을 안정적으로 확보할 수 있다.

더욱이, 이와 같이 돌출부(P) 사이에 필터 유닛(400)이 끼움 결합되는 실시 구성은, 앞서 도 9에 도시된 바와 같이, 돌출부(P)가 격벽 형태로 구성될 때 보다 용이하게 구현될 수 있다. 특히, 이 경우, 돌출부(P)와 필터 유닛(400) 사이의 접촉 면적이 넓게 확보됨으로써, 돌출부(P)와 필터 유닛(400) 사이의 결합력이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.

도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛(300)의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 확대도이다. 예를 들어, 도 10은, 도 9의 벤팅 유닛(300)에서 B2 부분을 확대하여 나타낸 구성일 수 있다.

도 10을 참조하면, 벤팅 유닛(300)의 돌출부(P)에는, PA로 표시된 바와 같이, 돌기가 형성될 수 있다. 특히, 도 9와 함께 도 10을 참조하면, 필터 유닛(400)이 적어도 2개의 돌출부(P) 사이에 삽입될 수 있는데, 필터 유닛(400)과 대면 접촉하는 돌출부(P)의 표면에는 돌기(PA)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 돌출부(P2)의 일측(전방 측) 표면에는 필터 유닛(400)을 향해 볼록한 형태의 돌기(PA)가 구비될 수 있다. 더욱이, 돌출부(P)의 일 표면에는 다수의 돌기(PA)가 마련될 수 있다. 이 경우, 돌출부(P)는, 돌기(PA)로 인해 엠보싱과 같은 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 돌기(PA)의 필터 유닛(400)에 대한 가압력 내지 마찰력으로 인해, 필터 유닛(400)과 돌출부(P) 사이의 결합성이 보다 향상될 수 있다. 따라서, 벤팅 가스의 분출 압력이나 진동 내지 충격 등에도, 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300)의 내부에 보다 안정적으로 위치할 수 있다.

도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벤팅 유닛(300)과 필터 유닛(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.

도 11을 참조하면, 상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에서 벤팅 가스의 흐름 방향을 따라 다수 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 도 11의 실시예에서, 하나의 벤팅 유닛(300) 내부에 3개의 필터 유닛(400), 즉 제1 필터(401), 제2 필터(402) 및 제3 필터(403)가 포함될 수 있다. 여기서, 제1 필터(401)는, 제3 돌출부(P3')와 제4 돌출부(P4') 사이에 끼워지고, 제2 필터(402)는 제1 돌출부(P1')와 제2 돌출부(P2') 사이에 끼워지며, 제3 필터(403)는 제5 돌출부(P5')와 제6 돌출부(P6') 사이에 끼워질 수 있다.

이때, 3개의 필터(401~403) 중 적어도 둘 이상은, 벤팅 유닛(300) 내부를 흐르는 물질이 반드시 거치도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 후방 측에 위치한 벤팅 홀(H)을 통해 벤팅 유닛(300)의 내부로 유입된 벤팅 가스는, 제1 필터(401)와 제2 필터(402)를 순차적으로 통과한 후 배출구(O)로 배출될 수 있다. 그리고, 전방 측에 위치한 벤팅 홀(H)을 통해 벤팅 유닛(300)의 내부로 유입된 벤팅 가스는, 제3 필터(403)와 제2 필터(402)를 순차적으로 통과한 후 배출구(O)로 배출될 수 있다. 또한, 배출구(O)를 통해 벤팅 유닛(300)의 내부로 들어온 수분이나 습기 등은, 벤팅 홀(H)에 이르기까지, 2개의 필터를 거쳐야 한다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 벤팅 경로에서 기체의 흐름 방향을 따라 순차 배치된 다수의 필터 유닛(400)에 의해, 화염이나 스파크 등에 대한 차단 성능, 또는 흡습 내지 흡연 성능 등이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 이 경우, 일부 필터 유닛(400)의 성능이 저하되거나 손상이 발생된다 하더라도, 다른 필터 유닛(400)에 의해 필터 성능이 일정 수준 이상 확보될 수 있다. 더욱이, 필터 유닛(400)에서 이산화탄소나 수증기 등이 발생되도록 하는 실시예의 경우, 다수의 필터 유닛(400)을 통해 이산화탄소나 수증기 등의 발생량을 증가시켜, 소화 효과를 더욱 높일 수 있다.

한편, 상기 실시 구성에서, 다수의 필터 유닛(400)은, 서로 다른 형태나 종류 등을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(401)와 제2 필터(402)는 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 또는, 제1 필터(401)와 제2 필터(402)는, 서로 다른 물질 내지 성분을 포함하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 여러 필터를 통해, 다양한 성능이 확보되도록 할 수 있다.

특히, 상기 실시예에서, 제2 필터(402)와 같이 배출구(O) 측에 가까운 필터 유닛(400)에 대해서는 흡습 성능이 우수한 물질을 포함하고, 제1 필터(401)나 제3 필터(403)와 같이 모듈 케이스(200)의 벤팅 홀(H) 측에 가까운 필터 유닛(400)에 대해서는 화염 억제 성능이나 소화 성능이 우수한 물질을 포함하도록 할 수 있다. 이 경우, 필터 유닛(400)에 의한 수분 차단과 화염 배출 억제 효과가 더욱 향상될 수 있다.

상기 모듈 케이스(200)는, 하나의 측면에 대하여 그 양단에 벤팅 홀(H)이 형성될 수 있다. 이 경우, 벤팅 유닛(300)은, 양단 벤팅 홀(H) 사이에 배출구가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 실시예를 참조하면, 상기 모듈 케이스(200)는, 좌측면에 2개의 벤팅 홀(H)이 형성될 수 있다. 그리고, 2개의 벤팅 홀(H)은, 모듈 케이스(200)의 좌측면에서 전후 방향으로 이격되어, 전방 측(-Y축 방향 측)과 후방 측(+Y축 방향 측) 단부에 각각 형성될 수 있다. 이때, 모듈 케이스(200)의 좌측면에 장착되는 벤팅 유닛(300)에서 배출구(O)는, 전후 방향(Y축 방향)으로 중앙 부분에 위치할 수 있다.

또한, 모듈 케이스(200)의 다른 측면, 이를테면 우측면에도 전후 방향으로 양단에 벤팅 홀이 각각 형성될 수 있다. 그리고, 모듈 케이스(200)의 우측면에 부착되는 벤팅 유닛(300) 역시, 배출구(O)가 전후 방향으로 중앙 부분에 위치할 수 있다.

이러한 실시 구성에 의하면, 하나의 측면에 다수의 벤팅 홀(H)이 형성되어, 벤팅 가스의 배출이 원활하고 신속하게 이루어질 수 있다.

특히, 이와 같은 구성에서 배출구(O)는 상방을 향하여 개구되는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 배출구(O) 측에는 필터 유닛(400)이 장착될 수 있다. 이 경우, 필터 유닛(400)의 적어도 일부가 배출구 측으로 이탈하는 것이 확실하게 방지될 수 있다. 더욱이, 필터 유닛(400)으로부터 이산화탄소 및/또는 물이 생성되는 실시예에서는, 생성된 이산화탄소나 물이 배출구(O) 측으로 유출되지 않고 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 잘 머무르도록 할 수 있다. 따라서, 이산화탄소나 물의 소화 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

도 1 등에 도시된 바와 같이, 벤팅 홀(H)이 모듈 케이스(200)의 측면에 형성된 경우, 벤팅 홀(H)은 수직 방향(Z축 방향)으로 길게 연장된 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 실시 구성에 의하면, 벤팅 홀(H)을 통한 기체의 유출입이 보다 원활하고 신속하게 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의하면, 벤팅 홀(H)을 통해 서로 다른 종류의 가스나 물질의 유출입이 함께 이루어질 수 있다.

더욱이, 상기 실시 구성에서, 가스나 액체의 유출입은 서로 반대 방향으로 함께 이루어질 수 있다. 예를 들어, 필터 유닛(400)에 의해 이산화탄소나 물과 같은 소화 물질이 발생되는 실시 구성의 경우, 벤팅 가스는 모듈 케이스(200)로부터 벤팅 유닛(300) 측으로 배출되고, 소화 물질은 벤팅 유닛(300)으로부터 모듈 케이스(200) 내부로 유입될 수 있다. 특히, 고온의 벤팅 가스는 벤팅 홀(H)의 상부 측에서 벤팅 유닛(300)을 향해 배출되고, 이산화탄소나 물과 같은 소화 물질은 벤팅 홀(H)의 하부 측을 통해 모듈 케이스(200) 내부로 유입될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 열 폭주 등의 상황에서 벤팅 가스의 외부 배출과 소화 물질의 내부 유입이 모두 신속하게 이루어질 수 있다. 따라서, 이 경우, 배터리 모듈의 열 폭주 시 안전성이 더욱 향상될 수 있다.

도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 13은, 도 12의 B3-B3' 선에 대한 단면도이다. 다만, 도 12 및 도 13의 구성에서는, 설명의 편의를 위해, 배터리 모듈에서 모듈 케이스(200)만 도시되어 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 벤팅 홀(H)은, 상하 방향으로 배치된 2개의 단위 홀(H1, H2)을 구비할 수 있다. 즉, 모듈 케이스(200)의 좌측면에 상부 홀(H1)과 하부 홀(H2)이 상하 방향으로 배치될 수 있다.

이와 같은 실시 구성에 의하면, 서로 다른 성질이나 종류의 물질이 2개의 단위 홀(H1, H2)을 통해 흐를 수 있다. 예를 들어, 모듈 케이스(200)의 내부에서 벤팅 가스가 발생하는 경우, 고온 특성으로 인해, 벤팅 가스는, 화살표 F1으로 표시된 바와 같이, 상부 홀(H1)을 통해 모듈 케이스(200)의 외측, 특히 벤팅 유닛(300) 측으로 배출될 수 있다. 이때, 벤팅 유닛(300)의 내부에 위치하는 필터 유닛(400)으로부터 이산화탄소가 생성된 경우, 이산화탄소는 벤팅 가스나 공기보다 무거운 성질에 의해, 하부 측으로 이동하고, 화살표 F2로 표시된 바와 같이, 하부 홀(H2)을 통해 모듈 케이스(200) 내부로 유입될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 모듈 케이스(200)에 대하여 벤팅 가스의 외부 배출과 소화 물질의 내부 투입이 보다 원활하고 신속하게 이루어질 수 있다.

더욱이, 상부 홀(H1)과 하부 홀(H2)은 서로 다른 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상부 홀(H1)은 모듈 케이스(200)의 외측 방향으로 돌출되게 구성되고, 하부 홀(H2)은 모듈 케이스(200)의 내측 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 이때, 단위 홀(H1, H2)의 입구 측은 도 13에서 D3로 표시된 부분과 같이, 모따기된 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상부 홀(H1)은 내측 단부가 모따기된 형상으로 형성되고, 하부 홀(H2)은 외측 단부가 모따기된 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 실시 구성에 의하면, 상부 홀(H1)과 하부 홀(H2)의 반대 방향 흐름이 보다 원활하게 유도될 수 있다. 즉, 상부 홀(H1)의 경우, 외측 방향으로 돌출되게 형성되고 내측 입구에는 모따기된 형태로 형성되므로, 화살표 F1과 같이, 모듈 케이스(200)의 내측에서 외측 방향으로 가스의 흐름이 보다 쉽게 이루어질 수 있다. 반면, 하부 홀(H2)의 경우, 내측 방향으로 돌출되게 형성되고 외측 입구에는 모따기된 형태로 형성되므로, 화살표 F2와 같이, 모듈 케이스(200)의 외측에서 내측 방향으로 가스의 흐름이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.

그러므로, 이 경우, 벤팅 가스의 외부 배출과 소화 물질의 내부 투입이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

도 14는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다. 특히, 도 14에는 벤팅 유닛(300)과 필터 유닛(400)만 도시되어 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 벤팅 유닛(300)이 모듈 케이스(200)에 장착된 상태에서 모듈 케이스(200)의 벤팅 홀(H)이 위치하는 부분은 점선으로 도시되어 있다.

도 14를 참조하면, 상기 벤팅 유닛(300)은, I로 표시된 바와 같이, 바닥부에 경사면이 형성될 수 있다. 특히, 이러한 경사면(I)은, 배출구(O)에서 벤팅 홀(H)을 향하는 방향으로 점차 낮아지게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 배출구(O)가 중앙 부분에 위치하고, 벤팅 홀(H)이 Y축 방향 양단에 위치한 경우, 벤팅 유닛(300)의 바닥부는 양단 방향으로 갈수록 점차 높이가 낮아지는 형태로 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)에 의해 이산화탄소나 물과 같은 소화 물질이 생성된 경우, 소화 물질은, 화살표로 표시된 바와 같이, 벤팅 유닛(300)의 경사면(I)을 따라 벤팅 홀(H) 측으로 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 소화 물질이 배출구(O) 측으로 배출되지 않고, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 잘 위치하도록 하는 한편, 벤팅 홀(H) 측으로 투입되기 쉬워질 수 있다. 그러므로, 소화 물질에 의한 소화 효과가 보다 향상될 수 있다.

또한, 상기 실시 구성에 의하면, 벤팅 홀(H)을 통해 배출되는 벤팅 가스 등에 대해서도, 경사면(I)에 의해 배출구(O)를 향하는 상방으로의 유동이 용이하도록 할 수 있다.

상기 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)이 모듈 케이스(200)의 외면에 부착된 상태에서, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 장착 가능하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 도 1 내지 도 3의 실시 구성을 참조하면, 벤팅 유닛(300)이 모듈 케이스(200)의 좌측면과 우측면에 각각 장착된 상태에서, 필터 유닛(400)은, 배출구(O)를 통해 모듈 케이스(200)의 내부로 삽입되어 장착될 수 있다. 특히, 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)의 상부에 위치한 배출구(O)를 통해 하부 방향으로 삽입되어, 벤팅 유닛(300)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 더욱이, 이 경우, 벤팅 유닛(300)에는, 필터 유닛(400)의 삽입 장착을 가이드하는 구성이 구비될 수 있다. 예를 들어, 앞선 실시예에서 설명한 바와 같이, 벤팅 유닛(300)에는 격벽 형태의 돌출부(P)가 구비되어 필터 유닛(400)의 삽입 방향 및 장착 위치를 가이드할 수 있다. 특히, 이러한 실시 구성에서, 돌출부(P)의 단부에는, 도 9의 B2' 부분과 같이 필터 유닛(400)의 삽입 정도를 한정하며, 필터 유닛(400)을 상부 방향으로 지지하는 스토퍼가 마련될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 모듈의 제조가 보다 용이해질 수 있다. 특히, 벤팅 유닛(300)은 모듈 케이스(200)에 용접 등의 방식으로 장착될 수 있다. 이때, 필터 유닛(400)이 삽입되어 있지 않은 상태에서, 벤팅 유닛(300)이 모듈 케이스(200)에 용접될 수 있으므로, 용접 시 발생하는 고열 등에 의해 필터 유닛(400)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 실시 구성에 의하면, 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300)의 장착 공정을 방해하는 문제를 예방할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈의 조립성이 향상될 수 있다.

더욱이, 상기 실시 구성에서, 필터 유닛(400)은, 벤팅 유닛(300)으로부터 배출구(O) 등을 통해 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 필터 유닛(400)의 경우, 일정 시간이 경과하면 흡습 등의 성능이 저하될 수 있다. 하지만, 상기 실시 구성의 경우, 필터 유닛(400)의 교체가 가능할 수 있다. 따라서, 필터 유닛(400)의 장기간 성능이 안정적으로 확보될 수 있다.

도 15는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 15에는, 설명의 편의를 위해, 필터 유닛(400)이 벤팅 유닛(300) 내부에 장착되기 전의 구성이 도시되어 있다.

도 15를 참조하면, 벤팅 홀(H)은 모듈 케이스(200)의 상부 측, 이를테면 상부 플레이트에 형성될 수 있다. 그리고, 벤팅 유닛(300)은, 이러한 벤팅 홀(H)의 위치에 대응하여, 모듈 케이스(200)의 상부 외측에 부착될 수 있다. 특히, 벤팅 홀이 다수 형성된 경우, 벤팅 유닛(300)도 이러한 벤팅 홀의 개수에 대응하여 다수 형성될 수 있다.

그리고, 필터 유닛(400)은, 배출구(O) 측에 삽입되어 벤팅 유닛(300)의 내부에 위치할 수 있다.

이와 같은 실시 구성에서는, 모듈 케이스(200) 내부로 필터 유닛(400)의 소화 물질 투입 성능이 더욱 높아질 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈의 열 폭주 시 필터 유닛(400)으로부터 이산화탄소나 물 등의 소화 물질이 생성되면, 생성된 소화 물질이 벤팅 홀(H)을 통해 모듈 케이스(200) 내부로 유입되기 용이할 수 있다. 특히, 이 경우, 벤팅 홀(H)이 모듈 케이스(200)의 상부에 위치하므로, 벤팅 홀(H)로 투입된 소화 물질은 모듈 케이스(200) 내부에 위치한 셀 어셈블리(100)에 대하여 보다 원활한 소화 작용이 가능할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈 이외에 다른 다양한 구성요소, 이를테면, BMS나 버스바, 팩 하우징, 릴레이, 전류 센서 등과 같은 본 발명의 출원 시점에 공지된 배터리 팩의 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 특히, 팩 하우징 내부에 본 발명에 따른 배터리 모듈이 다수 수납된 형태로 본 발명에 따른 배터리 팩이 구성될 수 있다.

한편, 앞서 설명된 여러 실시예에서, 배터리 모듈에 적용된 벤팅 유닛(300)과 필터 유닛(400)은, 배터리 팩에 적용될 수도 있다. 이에 대해서는, 도 16을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 16은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 상부에서 바라본 형태의 도면이다. 예를 들어, 도 16은, 본 발명에 따른 배터리 팩에 대하여, 팩 하우징(PH)의 상부 측을 제거한 상태의 내부 구성을 나타낸다고 할 수 있다. 본 실시예에 대해서도, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.

도 16을 참조하면, 다수의 배터리 모듈(M)이 수납된 팩 하우징(PH)의 적어도 일측에는, VI로 표시된 바와 같이, 홀이 형성될 수 있다. 이러한 팩 홀(VI)은, 팩 하우징(PH)의 내부 공간과 외부 공간이 연통된 형태로 형성될 수 있다. 특히, 팩 홀(VI)은, 팩 하우징(PH)의 내부 공간에 존재하는 가스 등이 외부로 배출되는 통로로서 기능할 수 있다.

이와 같은 구성에서, 팩 하우징(PH)에는, 앞서 설명된 본 발명에 따른 벤팅 유닛(300)이 장착될 수 있다. 특히, 도 16에 도시된 바와 같이, 팩 하우징(PH)에 팩 홀(VI)이 형성된 경우, 벤팅 유닛(300)은, 팩 하우징(PH)의 외측에서, 팩 홀(VI)이 형성된 부분에 부착될 수 있다.

즉, 본 발명의 이러한 실시예에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 모듈(M), 하나 이상의 배터리 모듈(M)을 내부 공간에 수용하며 팩 홀(VI)이 형성된 팩 하우징(PH), 이러한 팩 하우징(PH)에 장착된 벤팅 유닛(300) 및 벤팅 유닛(300)의 내부에 포함된 필터 유닛(400)을 포함할 수 있다. 여기서, 벤팅 유닛(300)은, 팩 홀(VI)로부터 배출된 벤팅 가스가 유입되어 외부로 배출될 수 있도록 벤팅 채널(V)이 형성될 수 있다.

이 경우, 임의의 배터리 모듈(M)로부터 생성된 벤팅 가스 등은, 도 16에서 화살표로 표시된 바와 같이, 팩 홀(VI)을 통과하여, 팩 하우징(PH)의 외측에 위치한 벤팅 유닛(300)으로 유입될 수 있다. 그러면, 앞서 설명한 바와 같이, 벤팅 유닛(300)과 필터 유닛(400)에 의해, 벤팅이 제어되고 소화 내지 냉각 작용 등이 이루어질 수 있다.

이러한 실시예와 같이, 팩 하우징(PH)에 벤팅 유닛(300)과 필터 유닛(400)이 장착되는 실시 구성에서, 앞서 모듈 케이스(200)에 벤팅 유닛(300)과 필터 유닛(400)이 장착되는 구성에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

한편, 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 배터리 모듈(M)에는 벤팅 유닛(300)이 포함되지 않을 수 있다. 다만, 각 배터리 모듈(M)에도 벤팅 유닛(300)이 별도로 부착될 수 있음은 물론이다.

또한, 도 16의 실시예에서는, 셀 어셈블리(100)가 모듈 케이스(200) 내부에 수납되어 모듈화된 형태로 팩 하우징(PH)의 내부에 구비되어 있다. 하지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 경우, 셀 어셈블리(100)는 모듈 케이스(200)에 수납되지 않고, 셀투팩(cell to pack) 형태로 직접 팩 하우징(PH)에 장착될 수도 있다. 이 경우, 앞서 설명된 배터리 모듈(M)은, 모듈 케이스(200)를 포함하지 않고, 셀 어셈블리(100)만 포함할 수도 있다. 한편, 팩 하우징(PH)의 내부 공간에는, BMS(Battery Management System)와 같은 제어 장치 및 릴레이와 전류 센서와 같은 전장 부품이 함께 수납될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 모듈이나 배터리 팩 이외에 자동차에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 모듈 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩은, 에너지 저장 시스템(ESS)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은, 본 발명에 따른 배터리 모듈 또는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 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.

100: 셀 어셈블리
200: 모듈 케이스
300: 벤팅 유닛
310: 본체부, 320: 절곡부
321: 상단 절곡부, 322: 하단 절곡부, 323: 전단 절곡부, 324: 후단 절곡부
400: 필터 유닛
401: 제1 필터, 402: 제2 필터, 403: 제3 필터
H: 벤팅 홀
H1: 상부 홀, H2: 하부 홀
O: 배출구
P: 돌출부
PA: 돌기
G: 삽입부
PH: 팩 하우징
M: 배터리 모듈
VI: 팩 홀

Claims

하나 이상의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리;
내부 공간에 상기 셀 어셈블리를 수납하며, 상기 셀 어셈블리로부터 생성된 벤팅 가스가 배출 가능하도록 벤팅 홀이 형성된 모듈 케이스;
상기 모듈 케이스의 외측에 위치하여 상기 벤팅 홀로부터 배출된 벤팅 가스가 유입되어 외부로 유출될 수 있도록 구성된 벤팅 유닛; 및
적어도 일부가 상기 벤팅 유닛의 내부에 위치하여 상기 벤팅 유닛의 내부로 유입되는 물질을 필터링하도록 구성된 필터 유닛
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 흡습 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 이산화탄소를 발생시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 홀과 상기 벤팅 유닛의 배출구 사이에서 기체가 필수적으로 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 벤팅 유닛은, 적어도 일측 단부가 절곡된 플레이트 형태로 구성되어 절곡된 부분의 말단부 중 적어도 일부가 상기 모듈 케이스의 외측에 부착된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 벤팅 유닛은, 내측 표면에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛의 돌출부가 내부로 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛의 돌출부 사이에 삽입된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛의 내부 공간에서 상기 벤팅 가스의 흐름 방향을 따라 다수 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 모듈 케이스는, 측면 양단에 상기 벤팅 홀이 형성되고,
상기 벤팅 유닛은, 양단 벤팅 홀 사이에 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 벤팅 유닛은, 바닥부에 상기 벤팅 홀을 향하는 방향으로 낮아지는 형태의 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 필터 유닛은, 상기 벤팅 유닛이 상기 모듈 케이스의 외면에 부착된 상태에서, 상기 벤팅 유닛의 내부 공간에 장착 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 포함하는 자동차.