KR101314454B1 - 전지 팩 - Google Patents
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Abstract
모듈 케이스(23)에는, 제 1 배출구부(35)와 제 1 도입구부(37)가 서로 반대측에 위치하는 케이스 측면에 형성된다. 복수의 전지 모듈(21)은 제 1 배출구부(35)의 개구 방향으로 나열되어 배치된다. 전지 모듈(21)의 제 1 배출구부(35)는, 연통 부재(57)를 개재해서, 옆에 위치하는 전지 모듈(21)의 제 1 도입구부(37)에 연결된다.
Description
본 발명은 복수의 전지 모듈이 배열되어 구성된 전지 팩에 관한 것이다.
최근, 자원 절약 또는 에너지 절약의 관점에서, 반복해서 사용할 수 있는 2차전지를 휴대형 전자 기기 또는 이동 통신 기기 등의 전원으로써 사용하고 있다. 또한, 화석 연료의 사용량 삭감 또는 이산화탄소의 배출량 삭감 등의 관점에서, 이와 같은 2차전지를 차량 또는 축열(蓄熱) 등의 전원으로써 사용하는 것이 검토되고 있다.
구체적으로는, 2차전지(소전지)를 전기적으로 접속하여 전지 모듈을 구성하고, 이 전지 모듈을 전원으로써 사용하는 것이 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 또는 2에 나타낸 전지 모듈에서는, 배기 덕트가 전지실로부터 격리되어 있고, 따라서 고온인 가스가 소전지(素電池)로부터 배출된 경우라도 이 고온인 가스가 정상인 소전지에 접촉하는 것을 회피할 수 있다.
전지 모듈을 전기적으로 접속하여 전지 팩을 구성하는 경우가 있다. 이 경우, 별도 부재로써 연결관을 이용하여 전지 모듈 배기 덕트의 배출구끼리를 서로 연결하면, 전지 팩의 에너지 밀도 저하를 초래한다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 에너지 밀도의 저하를 수반하는 일이 없이 안전성이 우수한 전지 팩을 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 전지 팩은 복수의 전지 모듈이 배열되어 구성되며, 각 전지 모듈은 복수의 소전지가 모듈 케이스에 수용되어 구성된다. 각 모듈 케이스는 전지실과 배기실로 구획되며, 모듈 케이스에는, 배출구부와 도입구부가 형성된다. 배출구부는 소전지의 배열 방향에 대해 수직으로 개구되며, 도입구부는 배출구부가 형성된 케이스 측면과는 반대측에 위치하는 케이스 측면에 형성된다. 전지 모듈은 배출구부의 개구 방향으로 나열되어 배열되며, 배출구부는, 중공의 연통 부재를 개재해서, 옆에 위치하는 전지 모듈 도입구부에 연통된다.
이와 같은 전지 팩에서는, 전지 모듈 배열 방향의 전지 팩 길이가 약간 길어지는 데 지나지 않는다. 따라서, 배기 경로를 전지 팩에 형성한 것에 기인하는 에너지 밀도의 저하를 억제할 수 있다.
그리고, 전지 모듈에서는, 소전지는 일렬로 배치되어도 되고, 이차원적으로 배치되어도 된다. 소전지가 이차원적으로 배치되는 경우, "소전지의 배열 방향"은 두 방향 존재한다. 한쪽 방향의 소전지 배열수가 다른 쪽 방향의 소전지 배열수보다 많은 경우, "소전지의 배열 방향"은 두 방향 중 소전지 배열수가 많은 방향이다. 한쪽 방향의 소전지 배열수가 다른 방향의 소전지 배열수와 동일한 경우, "소전지의 배열 방향"은 두 방향 중 어느 쪽이라도 된다.
본 발명에 의하면, 에너지 밀도의 저하를 수반하는 일이 없이 안전성이 우수한 전지 팩을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시형태의 소전지 종단면도이다.
도 2는 본 발명 일 실시형태의 전지 모듈 내부 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명 일 실시형태에 관한 전지 팩의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 전지 팩의 단면도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩 일부분의 분해 평면도이며, (b)는 도 6의 (a)에 나타내는 ⅥB-ⅥB선의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩 일부분의 분해 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩의 단면도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩의 평면도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명 일 실시형태의 전지 모듈 내부 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명 일 실시형태에 관한 전지 팩의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 전지 팩의 단면도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩 일부분의 분해 평면도이며, (b)는 도 6의 (a)에 나타내는 ⅥB-ⅥB선의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩 일부분의 분해 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩의 단면도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 전지 팩의 평면도 및 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시형태에 관한 전지 팩은 복수의 전지 모듈이 배열되어 구성되며, 각 전지 모듈은 복수의 소전지가 배열되어 구성된다. 이하에서는, 소전지, 전지 모듈 및 전지 팩의 차례로 구성 등을 설명한다.
도 1은 본 실시형태 소전지의 종단면도이다.
본 실시형태의 소전지(1)는, 예를 들어 리튬이온 2차전지이며, 도 1에 나타내듯이, 전지 케이스(3)의 개구부가 가스켓(5)을 개재해서 밀봉판(7)으로 밀봉(seal)되어 구성된다. 전지 케이스(3) 내에는, 비수전해질과 함께 전극군이 수용되며, 전극군은 양극판(13)과 음극판(11)이 세퍼레이터(15)를 개재해서 권회(捲回)되어 구성된다. 양극판(13)은 양극 리드(11L)를 개재해서 밀봉판(7)에 접속되며, 음극판(11)은 음극 리드(13L)를 개재해서 전지 케이스(3)에 접속된다.
밀봉판(7)에는 개방부(7a)가 형성된다. 개방부(7a)는, 소전지가 이상(異常) 상태에 빠진 때에, 고온인 가스를 전지 케이스(3)의 밖으로 배기하기 위한 개구부이다.
도 2는 본 실시형태의 전지 모듈(21)의 내부 구조를 나타내는 평면도이다.
본 실시형태의 전지 모듈(21)은, 도 2에 나타내듯이, 복수의 소전지(1)가 배열되고 철제의 모듈 케이스(케이스)(23) 내에 수용되어 구성된다. 모듈 케이스(23)는, 평면에서 보아 "L"자형 구획판(25, 25)을 개재해서 2개의 전지실(27, 27)과 배기 덕트(29)로 구획된다. 한쪽의 전지실(27)과 다른 쪽의 전지실(27)은 격리판(24)을 사이에 두고 배치되며, 배기 덕트(29)는 격리판(24)을 사이에 두고 배치된 전지실(27, 27)의 세 방향을 둘러싼다.
각 전지실(27)은 구획판(25)의 내면(25A), 격리판(24), 및 모듈 케이스(23)의 내면으로 형성된다. 각 전지실(27)은 소전지(1)를 수용한다. 소전지(1)의 밀봉판(7)은 구획판(25)측(배기 덕트(29)측, 격리판(24)과는 반대측)에 배치되며, 따라서, 한쪽 전지실(27) 내 소전지(1)의 전지 케이스(3)의 저면(개방부(7a)와는 반대측)은 다른 쪽 전지실(27) 내 소전지(1)의 전지 케이스(3)의 저면(底面)에 대향한다. 각 구획판(25) 중 소전지의 배열 방향으로 연장되는 부분에는 복수의 관통공(25a)이 서로 간격을 두고 형성되며, 각 구획판(25)의 관통공(25a) 각각에서는 소전지(1)의 밀봉판(7)이 노출된다. 이에 따라, 소전지(1)의 배출구부(7a)가 배기 덕트(29)에 연통된다. 또한, 각 구획판(25)의 관통공(25a)의 주연(周緣) 부분의 각각은 소전지(1)의 어깨부(4)(도 1 참조)에 접촉한다. 따라서, 소전지(1)로부터 배출된 가스(이하에서는 "배기 가스" 또는 "고온인 가스"라 기재하는 경우도 있음)가 전지실(27)로 역류 또는 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고온인 가스가 정상인 소전지(1)에 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 안전성이 우수한 전지 모듈(21)을 제공할 수 있다.
배기 덕트(29)는 구획판(25, 25)의 외면(25B, 25B)과 모듈 케이스(23)의 내면으로 형성되는 공간이며, 제 1 배기 덕트부(31)와 제 2 배기 덕트부(33)를 갖는다. 제 1 배기 덕트부(31)는 소전지의 배열 방향으로 연장된다. 제 2 배기 덕트부(33)는 제 1 배기 덕트부(31)에 연통되고, 소전지의 배열 방향에 대해 수직인 방향이며 소전지(1)의 축방향으로 연장된다.
제 2 배기 덕트부(33)의 길이 방향 각 단(端)에는, 제 1 배출구부(배출구부)(35)와 제 1 도입구부(도입구부, 도 3 등 참조)(37)가 형성된다. 각 제 1 배출구부(35)는 배기 가스를 모듈 케이스(23)의 밖으로 배출하기 위한 개구부이며, 모듈 케이스(23)의 하면에 형성되며, 소전지의 배열 방향에 대해 수직인 방향으로 개구한다. 각 제 1 도입구부(37)는, 전지 팩(51) 옆에 위치하는 전지 모듈(21)의 제 1 배출구부(35)로부터 배출된 가스가 도입되는 개구부이고, 모듈 케이스(23)의 상면(배출구부가 형성된 케이스 측면과는 반대측에 위치하는 케이스 측면)에 형성된다.
도 3은 본 실시형태에 관한 전지 팩(51)의 분해 사시도이다. 도 4는 도 3에 나타내는 Ⅳ-Ⅳ선의 단면도이다.
본 실시형태에 관한 전지 팩(51)은, 도 3에 나타내듯이 복수의 전지 모듈(21)과 팩 케이스(팩 케이스는 철제의 수용 부재(53)와 철제의 덮개체(55)로 구성된다)를 구비한다. 복수의 전지 모듈(21)은, 적층되어 수용 부재(53)의 오목부(53a) 내에 수용되며, 덮개체(55)는, 최상단(最上段)의 전지 모듈(21A) 상에 배치되어 오목부(53a)의 개구를 막는다.
복수의 전지 모듈(21)은 제 1 배출구부(35) 및 제 1 도입구부(37)의 개구 방향으로 배열되며, 각 전지 모듈(21)은 제 1 배출구부(35)가 제 1 도입구부(37)보다 도 3에서 하측(배기 가스의 하류측)에 위치하도록 배치된다. 이 때문에, 전지 모듈의 배열 방향에서는, 최상단의 전지 모듈(21A)의 각 제 1 배출구부(35)는 중단(中段)의 전지 모듈(21B)의 제 1 도입구부(37)에 대향하며, 중단의 전지 모듈(21B)의 각 제 1 배출구부(35)는 최하단의 전지 모듈(21C)의 제 1 도입구부(37)에 대향한다.
전지 모듈(21)의 배기 덕트(29)는, 전지 모듈의 배열 방향에서 서로 연통되어 전지 팩(51)의 배기 경로를 구성한다. 구체적으로는, 도 3 및 도 4에 나타내듯이, 최상단의 전지 모듈(21A)의 각 제 1 배출구부(35)는 연통 부재(57)를 개재해서 중단의 전지 모듈(21B)의 제 1 도입구부(37)에 연통되고, 중단의 전지 모듈(21B)의 각 제 1 배출구부(35)는 연통 부재(57)를 개재해서 최하단의 전지 모듈(21C)의 제 1 도입구부(37)에 연통된다. 각 연통 부재(57)는, 예를 들어 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(PBT, Polybutylene terephthalate) 등으로 이루어진 관(管)이며, 제 1 배출구부(35) 및 제 1 도입구부(37)의 각 주연부(周緣部)에 고정된다. 그리고, 최하단의 전지 모듈(21C)의 제 1 배출구부(35)는 팩 케이스에 형성된 배출구(도시 생략)로 연통되면 된다.
그런데, 소전지(1)가 이상(異常) 상태에 빠지면(예를 들어 소전지(1)에서 내부 단락(短絡) 또는 외부 단락이 발생하면), 고온인 가스가 이 소전지(1)의 밀봉판(7)의 개방부(7a)로부터 배출되는 일이 있다. 예를 들어, 최상단의 전지 모듈(21A)의 소전지(1)(도 2에서 "NG"로 기재된 소전지(1))로부터 고온인 가스가 배출된 경우를 생각할 수 있다. 배출된 가스는, 도 2에 나타내듯이, 개방부(7a)(도 1 참조)로부터 배기 덕트(29)의 제 1 배기 덕트부(31) 내로 배출되고, 제 1 배기 덕트부(31)의 길이 방향을 따라 유동(流動)하여 모듈 케이스(23)의 내측면에 충돌한다(지점 A1 부근). 이 충돌에 의해, 배기 가스는 유동 방향을 바꾸어 제 2 배기 덕트부(33)의 길이 방향을 따라 배출되고, 제 1 배출구부(35)로부터 배출된다. 여기서, 배기 가스는 배출 방향에서 도 2에 나타내는 상측의 제 1 배출구부(35)로부터 배출된다고 생각할 수 있으나, 배기 가스의 일부분이 배출 방향에서 도 2에 나타내는 하측의 제 1 배출구부(35)로부터 배출되는 일도 있다.
최상단의 전지 모듈(21A)의 제 1 배출구부(35)로부터 배출된 가스는, 도 4에 나타내듯이, 연통 부재(57)를 지나 중단의 전지 모듈(21B)의 제 1 도입구부(37)로 도입되어, 동 전지 모듈(21B)의 제 1 배출구부(35)로부터 배출된다. 가스는, 그 후, 연통 부재(57)를 지나 최하단 전지 모듈(21C)의 제 1 도입구부(37)로 도입되어, 동 전지 모듈(21C)의 제 1 배출구부(35)로부터 배출되고, 팩 케이스에 형성된 배출구로부터 전지 팩(51) 밖으로 배출된다.
그리고, 도 4에 나타내듯이, 최상단의 전지 모듈(21A)의 제 1 도입구부(37)는 캡(59)에 의해 막혀있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 배기 가스의 대부분을 도 4에 나타내는 화살표 방향을 따라 배출시킬 수 있다. 즉, 배기 가스가 지나는 경로를 제어할 수 있다. 또한, 이물질이 최상단의 전지 모듈(21A)로 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 캡(59)의 재료는 특별히 한정되지 않으나, PBT 등으로 이루어지면 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 전지 팩(51)에 배기 경로를 형성한 것에 기인하는 에너지 밀도의 저하를 방지할 수 있다. 상세하게는, 연결관 등을 이용하여 배기 덕트의 배출구를 서로 연결하여도, 전지 팩에 배기 경로를 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우, 연결관 등은 평면에서 보아 모듈 케이스의 외측에 위치한다. 이 때문에, 전지 팩의 데드 스페이스(소전지(1)가 배치되지 않은 공간)의 확대를 초래하고, 따라서, 에너지 밀도의 저하를 일으킨다.
또한, 전지 팩용의 배기 덕트를 별도 형성하여, 전지 모듈의 배출구를 이 배기 덕트에 연통시키는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우, 전지 모듈의 배출구 위치 등이 일정하지 않으면, 배출구와 전지 팩용 배기 덕트와의 연통이 곤란해진다. 이 때문에, 전지 팩의 생산성 저하를 초래한다.
한편, 본 실시형태에 관한 전지 팩(51)에서는, 복수의 전지 모듈(21)은 제 1 배출구부(35)의 개구 방향으로 배열되며, 제 1 배출구부(35)는, 연통 부재(57)를 개재해서 옆에 위치하는 전지 모듈(21)의 제 1 도입구부(37)에 연통된다. 따라서, 연통 부재(57)는 평면에서 보아 모듈 케이스(23)보다 내측에 위치한다. 이와 같이, 본 실시형태에 관한 전지 팩(51)에서는, 전지 모듈의 배열 방향의 길이가 연통 부재(57)의 길이만큼 길어지는데 지나지 않고, 전지 팩에 배기 경로를 형성한 것에 기인하는 에너지 밀도의 저하를 방지할 수 있다. 그리고, 인접하는 전지 모듈(21, 21) 사이의 연통 부재(57)의 길이는 10㎜ 이하이며, 예를 들어 4㎜이다.
또한, 연통 부재(57)를 배치함으로써 형성된 전지 모듈(21, 21) 사이의 틈새에 냉매를 흘리면, 전지 모듈(21)을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 틈새를 유효하게 이용할 수 있다. 그리고, 이 경우, 인접하는 전지 모듈(21, 21) 사이에 스페이서(spacer)를 배치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 냉매가 흐르는 공간을 확보할 수 있다. 또한, 전지 모듈(21)을 안정되게 소정의 위치에 배치할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 전지 팩(51)에서는, 연통 부재(57)는 배기 가스의 상류측에서 하류측을 향해 연장되어 있는 것이 아니라, 서로 인접하는 전지 모듈(21, 21)의 제 1 배출구부(35)와 제 1 도입구부(37)를 연통하고 있다. 따라서, 모듈 케이스(23)의 제 1 배출구부(35) 또는 제 1 도입구부(37)의 위치가 일정하지 않은 경우라도, 전지 팩(51)이 제작 가능하다.
본 실시형태에 관한 전지 팩(51)에서는, 배기 가스는 전지 모듈의 배열 방향을 따라 배출되므로, 전지 모듈(21)의 배열 높이를 이용하여 냉각된다. 전지 팩(51)의 배기 경로 길이가 길수록, 전지 팩(51)으로부터 배출되는 가스의 온도는 낮아진다. 본 발명자들은, 1000℃ 이상의 가스가 소전지(1)로부터 배출된 경우, 가스가 소전지(1)로부터 배출된 전지 모듈(이하에서는, "이상인 전지 모듈"이라 기재함)(21)의 지점 A1과 최하단의 전지 모듈(21)의 제 1 배출구(35)와의 거리가 220㎜ 이상이면, 최하단의 전지 모듈(21)의 제 1 배출구부(35)로부터 배출되는 가스의 온도가 100℃ 이하로 되는 것을 확인했다. 또한, 본 발명자들은, 공기 중의 산소와 반응하기 쉬운 가스(반응성 가스)가 소전지(1)로부터 배출된 경우라도, 전지 팩(51)으로부터 배출될 때의 반응성 가스의 온도가 400℃ 이하이면, 그 반응성 가스와 공기 중의 산소와의 심한 반응을 방지할 수 있는 것을 확인했다. 따라서, 본 실시형태에서는, 전지 팩(51)으로부터 배출된 가스가 공기 중의 산소와 심하게 반응하는 것을 방지할 수 있고, 안정성이 우수한 전지 팩(51)을 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 각 전지 모듈(21)에서는, 제 1 배출구부(35)는 소전지의 배열 방향에 대해 수직인 방향으로 개구한다. 이 때문에, 이상인 전지 모듈(21)에서는, 고온인 가스는 모듈 케이스(23)의 내측면에 1회 이상 충돌하고 나서, 제 1 배출구부(35)로부터 배출된다. 본 발명자들은, 배기 가스가 모듈 케이스(23)의 내측면 또는 팩 케이스 내측면에 충돌하는 회수가 많을수록, 전지 팩으로부터 배출되는 가스의 온도가 낮아지는 것을 확인했다. 따라서, 본 실시형태에서는, 배기 덕트(29)의 전체 길이(제 1 배기 덕트부(31)의 길이와 제 2 배기 덕트부(33)의 길이와의 합계)를 그다지 길게 하지 않아도, 전지 모듈(21)로부터 배출되는 가스의 온도를 300~400℃ 정도로까지 저하시킬 수 있다. 따라서, 전지 모듈(21)의 에너지 밀도의 저하를 수반하는 일이 없이 전지 모듈(21)로부터 배출되는 가스의 온도를 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 배기 덕트를 긴 관(管)으로 구성한 경우, 관의 길이를 2~3m로 하지 않으면, 1000℃ 이상의 배기 가스 온도를 300~400℃ 정도로까지 저하시킬 수 없다. 그러나, 배기 덕트를 본 실시형태의 배기 덕트(29)로 구성하면, 배기 덕트(29)의 전체 길이가 2m 미만이라도 1000℃ 이상의 배기 가스 온도를 300~400℃ 정도로까지 저하시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태에서는, 1000℃ 이상의 가스가 소전지(1)로부터 배출된 때, 이상인 전지 모듈(21)로부터 배출되는 가스의 온도는 400℃ 정도이다. 따라서, 전지 팩(51)으로부터 배출되는 가스의 온도는 400℃ 이하가 되며, 전지 팩(51)으로부터 배출되는 가스와 공기 중의 산소가 심하게 반응하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이상인 전지 모듈(21)의 지점 A1과 팩 케이스에 형성된 배출구와의 거리가 220㎜ 이상이면(예를 들어, 상류측 전지 모듈을 구성하는 소전지(1)로부터 고온인 가스가 배출된 때), 전지 팩(51)으로부터 배출되는 가스의 온도가 100℃ 이하가 된다.
게다가, 각 모듈 케이스(23) 및 팩 케이스는 철로 이루어지므로, 배기 가스를 효율 좋게 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 전지 팩(51)에서는, 배기 경로를 한쪽(도 3에서는 앞쪽)에 집약시킬 수 있다. 따라서, 신호선 등의 전기 계통을 배기 경로와는 반대측에 배치하면, 배기 경로와 전기 계통을 이격(離隔)시킬 수 있다. 따라서, 전기 계통이 고온인 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 각 전지 모듈(21)에서는, 전지실(27)은 구획판(25)을 개재해서 배기 덕트(29)로부터 격리된다. 따라서, 소전지(1)로부터 배출된 고온인 가스가 전지실(27) 내에 역류 또는 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 정상인 소전지(1)가 고온인 가스에 노출되는 것을 방지할 수 있으므로, 전지 모듈(21)의 안전성이 향상된다.
여기서, 전지 팩(51)의 배기 경로 횡단면적(橫斷面積)에 대해 설명한다.
배기 경로의 횡단면적이 작아짐에 따라, 배기 가스는 배출되기 어려워지며, 이 때문에, 압력 손실의 발생을 초래한다. 압력 손실이 발생하면, 배기 가스가 역류될 우려가 있다. 또한, 전지 팩(51) 또는 전지 모듈(21)이 파손될 우려가 있고, 이 파손에 의해 소전지(1)의 파손을 초래한다. 이상과 같은 이유로, 배기 경로의 횡단면적은 큰 것이 바람직하다.
한편, 배기 경로의 횡단면적이 커지면, 배기 경로 내면에 접촉하는 배기 가스의 비율이 저하된다. 이 때문에, 배기 가스는 냉각되기 어려워진다. 그 뿐만 아니라, 배기 경로의 횡단면적이 커지면, 전지 모듈 또는 전지 팩의 대형화를 초래하고, 전지 팩의 에너지 밀도 저하를 초래한다.
이상을 고려하여 배기 경로의 횡단면적을 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명자들은, 배기 경로의 횡단면적이 400㎟ 이상 500㎟ 이하이면, 압력 손실을 초래하는 일이 없이 배기 가스의 냉각을 도모할 수 있다라고 생각하고 있다. 즉, 제 1 배기 덕트부(31), 제 2 배기 덕트부(33) 및 연통 부재(57)의 각 횡단면적이 400㎟ 이상 500㎟ 이하인 것이 바람직하다.
전지 팩의 구성이 예를 들어 도 5 내지 도 7에 나타내는 구성이면, 전지 팩의 배기 경로 길이를 더 확보할 수 있다. 또한, 전지 모듈의 구성이 도 8 및 도 9에 나타내는 구성이라도, 상기 효과를 얻을 수 있다. 이하, 차례로 설명한다.
도 5는 제 1 변형예에 관한 전지 팩(151)의 단면도이다. 전지 팩(51)과 전지 팩(151)에서는, 전지 모듈의 배열 방향에 있어서 배기 경로 구성이 다르다. 이하에서는, 전지 팩(51)과의 상이점을 주로 설명한다.
전지 팩(151)은, 전지 모듈(121)(전지 팩(151)에서 전지 모듈의 위치를 특정하지 않을 때는, 전지 모듈의 부호를 "121"로 한다)이 배열되어 구성된다. 각 전지 모듈(121)의 모듈 케이스(123)의 케이스 하면에는, 제 1 배출구부(35, 35) 뿐만 아니라, 제 2 배출구부(135, 135)도 형성된다. 마찬가지로, 각 모듈 케이스(123)의 케이스 상면에는, 제 1 도입구부(37, 37) 뿐만 아니라, 제 2 도입구부(137, 137)도 형성된다. 각 제 1 도입구부(37)는 제 1 배출구부(35)와는 반대측에 형성되며, 각 제 2 도입구부(137)는 제 2 배출구부(135)와는 반대측에 형성된다.
전지 팩(151)에서는, 각 제 1 배출구부(35)는, 옆에 위치하는 전지 모듈(121)의 제 1 도입구부(37)에 대향하며, 각 제 2 배출구부(135)는, 옆에 위치하는 전지 모듈(121)의 제 2 도입구부(137)에 대향한다. 그리고, 도 5에 나타내듯이, 최상단의 전지 모듈(121A)과 중단의 전지 모듈(121B)에서는, 제 1 배출구부(35)와 제 1 도입구부(37)가 연통 부재(57)를 개재해서 연통된다. 또한, 중단의 전지 모듈(121B)과 최하단의 전지 모듈(121C)에서는, 제 2 배출구부(135)와 제 2 도입구부(137)가 연통 부재(57)를 개재해서 연통된다.
그리고, 최상단의 전지 모듈(121A)의 제 2 배출구부(135), 제 1 도입구부(37) 및 제 2 도입구부(137)와, 중단의 전지 모듈(121B)의 제 1 배출구부(35) 및 제 2 도입구부(137)와, 최하단의 전지 모듈(121C)의 제 1 도입구부(37) 및 제 2 배출구부(135)는 캡(59)으로 덮여있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 배기 가스가 지나는 경로를 제어할 수 있다. 또한, 이물질 등의 혼입을 방지할 수 있다.
이상(異常)인 전지 모듈이 최상단의 전지 모듈(121A)인 경우, 소전지(1)로부터 배출된 고온인 가스는, 도 2에 나타내듯이 지점 A1까지 배출되고, 지점 A1에서 유동 방향을 바꾼다. 그 후, 고온인 가스는, 연통 부재(57)를 지나 최상단의 전지 모듈(121A)의 제 1 배출구부(35)로부터 중단의 전지 모듈(121B)의 제 1 도입구부(37)로 배출된다. 여기서, 중단의 전지 모듈(121B)의 제 1 배출구부(35)는 캡(59)으로 밀봉(seal)되는 한편, 동 전지 모듈(121B)의 제 2 배출구부(135)는 개방된다. 따라서, 배기 가스는, 중단의 전지 모듈(121B)의 제 2 배출구부(135)로부터, 연통 부재(57)를 지나, 최하단의 전지 모듈(121C)의 제 2 도입구부(137)로 배출된다. 여기서, 최하단의 전지 모듈(121C)의 제 2 배출구부(135)는 캡(59)으로 밀봉되는 한편, 동 전지 모듈(121C)의 제 1 배출구부(35)는 개방된다. 따라서, 배기 가스는, 최하단의 전지 모듈(121C)의 제 1 배출구부(35)로부터, 전지 팩(151)의 외부로 배출된다.
이와 같이, 전지 팩(151)의 배출 경로는, 전지 팩(51)의 배출 경로보다 약 2L 길어진다. 여기서, 길이(L)는 제 1 배출구부(35)의 개구의 중심점과 제 2 배출구부(135)의 개구의 중심점과의 거리이다. 따라서, 전지 팩(151)에서 배출되는 가스의 온도는, 전지 팩(51)에서 배출되는 가스의 온도보다 낮아진다. 한편, 전지 팩(51)과 전지 팩(151)에서는 전(全) 체적은 거의 변하지 않는다. 이와 같은 이유로, 전지 팩(151)에서는, 전지 팩(51)에 비해, 에너지 밀도의 저하를 거의 초래하는 일이 없이 안전성 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 각 전지 모듈(121)에는, 제 3 배출구부, 제 4 배출구부, …, 제 n 배출구부가 형성되어도 된다. n의 수가 커질수록, 전지 팩(151)의 배출 경로의 길이를 확보할 수 있다. 그러나, n의 수가 커지면, 밀봉되는 배출구부 및 도입구부의 개수가 증가하므로, 전지 팩의 생산성 저하를 초래하고, 나아가 전지 팩의 원가고(高)를 초래한다. 그 뿐만 아니라, 모듈 케이스의 강도 저하를 초래하는 일도 있다. 이들을 고려하여, n의 수를 정하는 것이 바람직하다.
또한, 길이(L)의 크기는 특별히 한정되지 않는다. 배기 경로의 길이 및 모듈 케이스의 강도(强度) 등을 확보하면서, 또한 모듈 케이스의 생산성을 고려하면서, 길이(L)를 정하면 된다.
또한, 최상단의 전지 모듈(121A)과 중단의 전지 모듈(121B)에서는, 제 2 배출구부(135)와 제 2 도입구부(137)가 연통 부재(57)를 개재해서 연통되며, 또한 중단의 전지 모듈(121B)과 최하단의 전지 모듈(121C)에서는, 제 1 배출구부(35)와 제 1 도입구부(37)가 연통 부재(57)를 개재해서 연통되어도 된다.
도 6의 (a)는 제 2 변형예에 관한 전지 팩(251)의 일부분의 분해 평면도이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에 나타내는 ⅥB-ⅥB선의 단면도이다. 도 6의 (a)에서는, 전지 모듈(21D)에 대해서는 내부 구조를 실선으로 나타내는 한편, 전지 모듈(21E)에 대해서는 내부 구조의 일부분을 파선으로 나타낸다. 전지 팩(51)과 전지 팩(251)에서는 연통 부재의 구성이 다르다. 이하에서는, 전지 팩(51)과의 상이점을 주로 설명한다.
전지 팩(251)에서는, 연통 부재(253)는, 도 6의 (b)에 나타내듯이, 2장의 시트 형상 부재(254, 256)가 중공부(中空部)를 사이에 두고 형성된 것이다. 중공부(255)는, 평면에서 보아 곡선 형상으로 형성되며, 중공부(255)의 일단(一端)측에는, 2개의 상류측 개구부(257, 257)가 형성되고, 중공부(255)의 타단(他端)측에는, 2개의 하류측 개구부(259, 259)가 형성된다. 각 상류측 개구부(257)는, 연통 부재(253)의 상면에 형성되어 중공부(255)에 연통되며, 또한 연통 부재(253)보다 상류측에 위치하는 전지 모듈(상류측의 전지 모듈)(21D)의 제 1 배출구부(35)에 연통된다. 각 하류측 개구부(259)는, 연통 부재(253)의 하면에 형성되어 중공부(255)에 연통되며, 또한 연통 부재(253)보다 하류측에 위치하는 전지 모듈(하류측의 전지 모듈)(21E)의 제 1 도입구부(37)에 연통된다. 그리고, 각 상류측 개구부(257)는, 길이가 짧은 연통관(도시 생략) 등을 개재해서 상류측 전지 모듈(21D)의 제 1 배출구부(35)에 연통되는 것이 바람직하다. 하류측 개구부(259)에 대해서도 마찬가지이다.
이와 같은 전지 팩(251)에서는, 상류측 전지 모듈(21D)의 제 1 배출구부(35)로부터 배출된 가스는, 상류측 개구부(257)로 도입되고, 중공부(255)의 길이 방향을 따라 유동하여, 하류측 개구부(259)로부터 하류측 전지 모듈(21E)의 제 1 도입구부(37)로 배출된다. 여기서, 중공부(255)는, 도 6의 (a)에 나타내듯이 평면에서 보아 곡선 형상으로 형성되며, 상류측 개구부(257)는 중공부(255)의 길이 방향 일단(一端)측에 형성되고, 하류측 개구부(259)는 중공부(255)의 길이 방향 타단(他端)측에 형성된다. 따라서, 전지 팩(251)의 배기 경로의 길이는, 중공부(255)의 길이 방향의 길이만큼, 전지 팩(51)보다 길어진다. 따라서, 전지 팩(251)에서 배출되는 가스는 전지 팩(51)에서 배출되는 가스보다 저온이 된다.
전지 팩의 배기 경로 길이를 확보한다는 관점에서는, 연통 부재로써 연통 부재(253)를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 연통 부재로써 연통 부재(253)를 이용하면, 연통 부재(253)와 전지 모듈(21)을 연통시키기 위한 부재가 별도 필요해진다. 따라서, 전지 팩의 생산성 저하, 또는, 전지 팩의 원가고(高)를 초래할 우려가 있다. 전지 팩의 안전성과 전지 팩의 생산성 및 원가를 고려하여, 연통 부재로써 연통 부재(57) 또는 연통 부재(253) 중 어느 것을 이용할 지를 선택하면 된다.
예를 들어, 연통 부재(253)는 하류측에 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 하류측의 전지 모듈(21)을 구성하는 소전지(1)로부터 고온인 가스가 배출된 경우라도, 전지 팩(251)에서 배출되는 가스의 온도가 100℃ 이하가 된다.
또한, 인접하는 전지 모듈(21, 21) 사이에 짝수의 연통 부재(253)를 배치해도 된다. 이에 따라, 전지 팩(251)에서 제 1 배출구부(35) 및 제 1 도입구부(37)를 동일 측에 배치할 수 있다. 따라서, 전지 팩(251)에서도, 가스의 배기 경로와 배선 등의 전기경로를 이격(離隔)시킬 수 있다.
그리고, 중공부(255)의 평면 형상은, 도 6의 (a)에 나타내는 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 중공부(255)의 평면 형상은 직선 형상이라도 되고, 도 6의 (a)에 나타내는 곡선 형상 이외의 곡선 형상이라도 된다. 그러나, 중공부(255)의 평면 형상이 곡선 형상이라면, 배기 가스는 중공부(255)의 내측면에 충돌하면서 중공부(255)의 길이 방향으로 유동한다. 또한, 한정된 공간 내에서 중공부(255)의 장척화(長尺化)를 도모할 수 있다. 이와 같이, 중공부(255)의 평면 형상은 곡선 형상인 것이 바람직하고, 도 6의 (a)에 나타내듯이 사행(蛇行)하고 있으면 더 바람직하다. 이는, 후술하는 도 7의 제 2 중공부(355)에 대해서도 말할 수 있다.
또한, 상류측 개구부(257) 및 하류측 개구부(259)의 각 위치는 도 6의 (a)에 나타내는 위치에 한정되지 않는다. 상류측 개구부(257)와 하류측 개구부(259)가 중공부(255)의 길이 방향에서 서로 다른 위치에 형성되면, 전지 팩(251)의 배기 경로 길이를 전지 팩(51)보다 확보할 수 있다. 그러나, 상류측 개구부(257)가 중공부(255)의 길이 방향 일단(一端)에 형성되며, 또한 하류측 개구부(259)가 중공부(255)의 길이 방향 타단(他端)에 형성되면, 전지 팩(251)의 배기 경로 길이를 최대한 확보할 수 있다. 이는, 후술하는 도 7의 개구부(제 1 개구부)(357) 및 배출단(제 2 개구부)(359)에 대해서도 말할 수 있다.
또한, 연통 부재(253)의 구성은 도 6의 (b)에 나타내는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 시트 형상 부재(256)에도 요철(凹凸)이 형성되며, 이 시트 형상 부재(256)와 도 6의 (b)에 나타내는 시트 형상 부재(254)를 접착함에 의해 중공부(255)가 형성되어도 된다. 이는, 후술하는 도 7의 하측 패널(패널)(353)에 대해서도 말할 수 있다.
또한, 시트 형상 부재(254, 256)의 재료는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 아연도금 강판(鋼板) 등으로 이루어지면 된다. 아연도금 강판으로는, 전기아연 도금(SECC)을 이용하는 것이 바람직하다.
도 7은 제 3 변형예에 관한 전지 팩(351)의 일부분의 분해 평면도이다. 도 7에서는, 최하단의 전지 모듈(21C)의 내부 구조를 나타낸다. 본 변형예에 관한 전지 팩(351)은 하측 패널(353)을 추가로 구비한다. 이하에서는, 전지 팩(51)과의 상이점을 주로 설명한다.
하측 패널(353)은, 최하단의 전지 모듈(21C)과 수용 부재(53)의 저면(底面)과의 사이에 설치되며, 2장의 시트 형상(狀) 부재(도시 생략)가 제 2 중공부(355)를 사이에 두고 형성된 것이다(도 6의 (b) 참조). 제 2 중공부(355)는, 평면에서 보아 곡선 형상으로 형성되며, 제 2 중공부(355)의 일단측에는, 2개의 개구부(357, 357)가 형성되며, 제 2 중공부(355)의 타단측에는, 배출단(359)이 형성된다. 각 개구부(357)는, 하측 패널(353)의 상면에 형성되고 제 2 중공부(355)에 연통되며, 또한 최하단의 전지 모듈(21C)의 제 1 배출구부(35)에 연통된다. 배출단(359)은 제 2 중공부(355)에 연통되며, 또한 팩 케이스에 형성된 배출구에 연통된다.
이와 같은 전지 팩(351)에서는, 최하단의 전지 모듈(21C)의 각 제 1 배출구부(35)로부터 배출된 가스는 개구부(357)로 도입되며, 제 2 중공부(355)의 길이 방향을 따라 유동하여 배출단(359)으로부터 배출된다. 따라서, 전지 팩(351)의 배기 경로의 길이는 제 2 중공부(355)의 길이 방향의 길이만큼, 전지 팩(51)보다 길어진다. 따라서, 전지 팩(351)으로부터 배출되는 가스는 전지 팩(51)으로부터 배출되는 가스보다 저온이 된다. 예를 들어, 최하단의 전지 모듈(21C)을 구성하는 소전지(1)로부터 고온인 가스가 배출된 경우라도, 전지 팩(351)으로부터 배출되는 가스의 온도를 100℃ 이하로 할 수 있다.
전지 팩의 배기 경로 길이를 확보한다는 관점에서는, 하측 패널(353)을 설치하는 것이 바람직하고, 하측 패널(353)의 개수는 많은 것이 바람직하다. 그러나, 하측 패널(353)을 설치하면, 하측 패널(353)과 최하단의 전지 모듈(21C)을 연통시키기 위한 부재가 별도 필요해진다. 따라서, 전지 팩의 생산성 저하, 또는, 전지 팩의 원가고를 초래할 우려가 있다. 또한, 하측 패널(353)의 개수가 많아지면, 전지 팩의 에너지 밀도 저하를 초래한다. 이상을 참고로, 하측 패널(353)을 설치할 지 여부, 또는 하측 패널(353)의 개수를 결정하면 된다.
도 8은 제 4 변형예에 관한 전지 팩(451)의 단면도이다. 그리고, 도 8에서는, 도면을 간략화하기 위해, 소전지(1)에 대해서는 그 외형을 나타낸다. 이하에서는, 전지 모듈(21) 및 전지 팩(51)의 상이점을 주로 설명한다.
각 전지 모듈(221)에서는, 제 1 배출구부(35)는 모듈 케이스(223)의 케이스 정면에 형성되며, 제 1 도입구부(37)는 모듈 케이스(223)의 케이스 배면(背面)에 형성된다. 전지 팩(451)은 전지 모듈(221)이 제 1 배출구부(35)의 개구 방향으로 배열되어 구성된다.
이와 같은 전지 팩(451)에서는, 소전지(도 8 중에서 "NG"로 기재된 소전지)(1)로부터 배출된 가스는 개방부(7a)로부터 제 1 배기 덕트부(31)로 배출되고, 제 1 배기 덕트부(31)의 길이 방향을 따라 유동하여 모듈 케이스(223)의 내측면에 충돌한다. 이 충돌에 의해, 배기 가스는 유동 방향을 바꾸어 제 2 배기 덕트부(33)의 길이 방향을 따라 유동하고, 제 1 배출구부(35)로부터 배출되어, 옆에 위치하는 전지 모듈(221)의 제 1 도입구부(37)로 도입된다. 따라서, 전지 팩(451)은, 도 3 등에 나타내는 전지 팩(51)과 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 9의 (a) 및 (b)는 제 5 변형예에 관한 전지 팩(551)의 평면도 및 단면도이다. 그리고, 도 9의 (a)에서는, 전지 모듈(321)의 내부 구조를 기재한다. 또한, 도 9의 (b)에서는, 도면을 간략화하기 위해, 소전지(1)에 대해서는 그 외형을 기재한다. 이하에서는, 전지 모듈(21) 및 전지 팩(51)의 상이점을 주로 설명한다.
각 전지 모듈(321)의 모듈 케이스(323)는 1개의 전지실(27)과 길이가 긴 배기 덕트(29)로 구획된다. 제 1 배출구부(35)는 모듈 케이스(323)의 케이스 상면에 형성되며, 제 1 도입구부(37)는 모듈 케이스(323)의 케이스 하면에 형성된다. 전지 팩(551)은 모듈 케이스(321)가 제 1 배출구부(35)의 개구 방향으로 배열되어 구성된다.
이와 같은 전지 팩(551)에서는, 소전지(1)로부터 배출된 가스는 개방부(7a)로부터 배기 덕트(29)로 배출되고, 배기 덕트(29)의 길이 방향을 따라 유동하여 모듈 케이스(323)의 내측면에 충돌한다. 이 충돌로 인해, 배기 가스는 유동 방향을 바꾸어 제 1 배출구부(35)로부터 배출되고, 옆에 위치하는 전지 모듈(321)의 제 1 도입구부(37)로 도입된다. 따라서, 전지 팩(551)은, 도 3 등에 나타내는 전지 팩(51)과 거의 동일 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태는 이하에 나타내는 구성이라도 된다.
도 6 내지 도 9에 나타내는 각 전지 팩은 도 5에 나타내는 배기 경로를 구비하여도 된다. 또한, 도 5 및 도 7 내지 도 9에 나타내는 각 전지 팩은 연통 부재(57) 대신에 도 6에 나타내는 연통 부재(253)를 구비해도 된다. 또한, 도 5, 도 6, 도 8 및 도 9에 나타내는 각 전지 팩은 도 7에 나타내는 하측 패널(353)을 구비해도 된다. 어느 경우라도, 전지 팩 배기 경로의 장척화(長尺化)를 도모할 수 있으므로, 전지 팩의 안전성이 더욱 향상된다.
제 1 배출구부는 소전지의 배열 방향으로 개구되어도 된다. 그러나, 제 1 배출구부가 소전지의 배열 방향에 대해 수직으로 개구하면, 배기 가스가 모듈 케이스 내측면에 충돌하는 회수를 늘릴 수 있다. 따라서, 이상인 전지 모듈로부터 배출되는 가스의 온도를 400℃ 정도로까지 낮출 수 있다.
모듈 케이스 내의 전지실과 배기 덕트와의 배치는 도 2 및 도 9에 나타내는 배치 이외의 배치라도 된다. 모듈 케이스 내의 전지실과 배기 덕트와의 배치가 도 2에 나타내는 배치라면, 도 4에 나타내는 전지 팩만이 아니라 도 8에 나타내는 전지 팩도 제작할 수 있으므로, 변형이 풍부한 전지 팩을 제공할 수 있다.
도 2에 나타내는 전지 모듈에서는, 제 1 배출구부는 제 2 배기 덕트부의 길이 방향 중앙에 형성되어도 된다. 이에 따라, 전지 모듈 내의 배기 가스의 이동거리가 길어지므로, 이상인 전지 모듈로부터 배출되는 가스의 온도가 더 낮아진다. 이 경우, 각 모듈 케이스에는, 2개의 제 1 배출구부가 형성되어도 되고, 1개의 제 1 배출구부가 형성되어도 된다.
연통 부재를 개재해서 서로 연통되는 제 1 배출구부와 제 1 도입구부는 대향하는 위치에 형성되어도 되고(전자), 대향하는 위치로부터 어긋나는 위치에 형성되어도 된다(후자). 연통 부재의 고정하기 쉬움, 또는 연통 부재의 압력 손실 저감 등을 고려하면, 전자가 바람직하다. 그러나, 제조상 불균일에 의한 위치 어긋남이라면, 후자라도 된다. 연통 부재를 개재해서 서로 연통되는 제 2 배출구부와 제 2 도입구부에 대해서로 마찬가지라 할 수 있다.
마찬가지로, 전지 모듈에서는, 제 1 배출구부와, 제 1 도입구부에 대향하는 위치로부터 어긋난 위치에 형성되어도 된다. 압력 손실을 그다지 수반하는 일이 없이 제 1 도입구부로부터 도입된 가스를 제 1 배출구부로 배출시키는 것을 고려하면, 제 1 배출구부는 제 1 도입구부에 대향하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 제조상 불균일에 의한 위치 어긋남이라면, 제 1 배출구부는 제 1 도입구부에 대향하는 위치로부터 어긋난 위치에 형성되어도 된다. 제 2 배출구부에 대해서도 마찬가지라 할 수 있다.
연통 부재를 제 1 배출구부 등의 주연(周緣)에 고정하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 연통 부재가 PBT 등의 수지로 이루어지는 경우에는, 연통 부재 고정 방법의 일 예로써 크림핑(crimping) 고정을 들 수 있다.
제 1 배출구부의 개구 형상은 도 3 등에 나타내는 형상에 한정되지 않으며, 제 1 배출구부의 개수는 상기 개수에 한정되지 않는다. 이는, 제 1 도입구부, 제 2 배출구부, 제 2 도입구부, 상류측 개구부, 하류측 개구부, 개구부 및 배출단에 대해서도 마찬가지이다.
팩 케이스의 구성은 도 3에 나타내는 구성에 한정되지 않는다. 또한, 모듈 케이스의 구성은 특별히 한정되지 않으며, 도 3에 나타내는 팩 케이스와 거의 동일하게 형성되어도 된다.
팩 케이스 대신에, 중공의 프레임체로 구성된 구조체를 이용해도 된다. 이 경우, 하류측에 위치하는 전지 모듈의 배출구부가 프레임체 중공부에 연통되면, 전지 팩의 에너지 밀도 저하를 수반하는 일이 없이 전지 팩의 배기 경로 길이를 더 확보할 수 있다.
팩 케이스는 수지로 이루어져도 되고, 열전도성이 우수한 재료(철 또는 구리 등의 금속 재료)로 이루어져도 된다. 그러나, 팩 케이스가 열전도성이 우수한 재료로 이루어지면, 배기 가스의 열 일부를 팩 케이스로 배출시킬 수 있다. 따라서, 팩 케이스는 열전도성이 우수한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 팩 케이스가 철로 이루어지면, 팩 케이스의 경량화를 도모할 수 있다. 모듈 케이스에 대해서도 마찬가지라 할 수 있다.
격리판은 설치하지 않아도 된다. 그러나, 소전지로부터 고온인 가스가 배출되었을 때, 그 소전지의 온도는 300~600℃ 정도로까지 상승한다고 일컬어진다. 이 때문에, 격리판이 설치되면, 특히 열전도성이 우수한 격리판이 설치되면, 소전지의 이상인 열이 다른 쪽의 전지실 내의 소전지로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 마찬가지 이유로, 복수의 소전지는 열전도성이 우수한 재료(예를 들어 알루미늄)로 이루어지는 홀더에 유지되어 모듈 케이스 내에 수용되는 것이 바람직하다.
전지 팩을 구성하는 전지 모듈의 개수는 도 3 등에 나타내는 개수에 한정되지 않는다. 또한, 전지 모듈을 적층시켜 전지 팩을 구성하여도 되고, 전지 모듈을 가로로 나열하고 전지 팩을 구성하여도 된다. 또한, 전지 팩에서는, 전지 모듈은 서로 병렬 접속되어도 되고, 서로 직렬 접속되어도 된다. 복수의 전지 모듈을 서로 전기적으로 접속하기 위한 구성은 특별히 한정되지 않는다.
마찬가지로, 전지 모듈을 구성하는 소전지의 개수는 도 2 등에 나타내는 개수에 한정되지 않는다. 또한, 복수의 소전지는 모듈 케이스 내에서, 일렬로 배치되어도 되고, 이차원적으로 배치되어도 된다. 복수의 소전지를 예를 들어 지그재그 격자상(格子狀)으로 배치하면, 소전지의 개수가 증가한 것에 기인하는 전지 모듈의 체적 증가를 억제할 수 있다. 또한, 복수의 소전지는 모듈 케이스 내에서, 직렬 접속되어도 되고, 병렬 접속되어도 된다. 또한, 복수의 소전지를 서로 전기적으로 접속하기 위한 구성은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 구획판이, 양극(＋) 버스바, 음극(－) 버스바 또는 양극(兩極)의 버스바를 겸해도 된다.
소전지는 각형 전지라도 된다.
양극판과 음극판은 세퍼레이터를 개재해서 적층되어 전극군을 구성해도 된다.
양극 리드 대신에 양극 집전판이 이용되어도 되고, 음극 리드 대신에 음극 집전판이 이용되어도 된다. 이에 따라, 소전지의 집전(集電) 저항이 저감된다.
양극판 및 음극판의 구성은 각각 2차전지(예를 들어 리튬이온 2차전지)의 양극판 및 음극판의 구성으로써 공지의 구성이면 된다. 또한, 전지 케이스, 가스켓, 밀봉판, 양극 리드 및 음극 리드의 재료는 각각 2차전지의 전지 케이스, 가스켓, 밀봉판, 양극 리드 및 음극 리드의 재료로써 공지의 재료이면 된다.
개방부는, 밀봉판 중 전지 케이스의 축방향으로 연장되는 부분에 형성되어도 된다. 이 경우라도, 도 2 등에 나타내는 전지 모듈을 구성할 수 있고, 소전지로부터 배출된 가스를 배기 덕트로 배출시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 예를 들어 차량용 전원 또는 축열용(蓄熱用) 전원 등에 유용하다.
1 : 소전지 21 : 전지 모듈
23 : 모듈 케이스 27 : 전지실
29 : 배기 덕트 31 : 제 1 배기 덕트부
33 : 제 2 배기 덕트부 35 : 제 1 배출구부(배출구부)
37 : 제 1 도입구부(도입구부) 51 : 전지 팩
57 : 연통 부재 135 : 제 2 배출구부
137 : 제 2 도입구부 253 : 연통 부재(판)
255 : 중공부 257 : 상류측 개구부
259 : 하류측 개구부 353 : 하측 패널(패널)
355 : 제 2 중공부 357 : 개구부(제 1 개구부)
359 : 배출단(제 2 개구부)
23 : 모듈 케이스 27 : 전지실
29 : 배기 덕트 31 : 제 1 배기 덕트부
33 : 제 2 배기 덕트부 35 : 제 1 배출구부(배출구부)
37 : 제 1 도입구부(도입구부) 51 : 전지 팩
57 : 연통 부재 135 : 제 2 배출구부
137 : 제 2 도입구부 253 : 연통 부재(판)
255 : 중공부 257 : 상류측 개구부
259 : 하류측 개구부 353 : 하측 패널(패널)
355 : 제 2 중공부 357 : 개구부(제 1 개구부)
359 : 배출단(제 2 개구부)
Claims (9)
- 복수의 전지 모듈이 배열되어 구성된 전지 팩에 있어서,
상기 전지 모듈은 각각 복수의 소전지(素電池)가 케이스 내에 배열되어 구성되며,
상기 케이스는 각각 상기 복수의 소전지가 수용되는 전지실과, 상기 소전지로부터의 배기 가스를 배출구부로부터 상기 케이스밖으로 배출하는 배기 덕트로 구획되고,
상기 배출구부는 상기 케이스의 측면에 형성되며,
상기 전지 모듈은 상기 배출구부의 개구 방향으로 배열되고,
상기 배출구부가 형성된 케이스 측면과는 반대측에 위치하는 케이스 측면에는, 옆에 위치하는 상기 전지 모듈의 상기 배출구부로부터 배출된 배기 가스가 도입되는 도입구부가 형성되며,
상기 배출구부는, 중공의 연통 부재를 개재해서, 옆에 위치하는 상기 전지 모듈의 상기 도입구부에 연통되는
전지 팩. - 제 1 항에 있어서,
제 1 전지 모듈, 제 2 전지 모듈 및 제 3 전지 모듈의 차례로 배열되어 구성되며,
상기 제 1 전지 모듈, 상기 제 2 전지 모듈 및 상기 제 3 전지 모듈의 각각에서는,
상기 배출구부가 형성된 케이스 측면에, 상기 배출구부와는 다른 제 2 배출구부가 형성되고,
상기 도입구부가 형성된 케이스 측면에, 상기 도입구부와는 다른 제 2 도입구부가 형성되며,
상기 도입구부는 상기 배출구부와는 반대측에 형성되고,
상기 제 2 도입구부는 상기 제 2 배출구부와는 반대측에 형성되며,
상기 제 1 전지 모듈의 상기 배출구부는, 상기 연통 부재를 개재해서, 상기 제 2 전지 모듈의 상기 도입구부에 연통되고,
상기 제 2 전지 모듈의 상기 제 2 배출구부는, 상기 연통 부재를 개재해서, 상기 제 3 전지 모듈의 상기 제 2 도입구부에 연통되는
전지 팩. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 전지 모듈의 상기 제 2 배출구부, 상기 제 2 전지 모듈의 상기 제 2 도입구부 및 상기 제 2 전지 모듈의 상기 배출구부는 밀봉(seal)되는
전지 팩. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연통 부재는 관(管)인
전지 팩. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연통 부재는 중공부를 갖는 판이며,
상기 중공부는 평면에서 보아 직선 형상 또는 곡선 형상으로 형성되고,
상기 중공부에는, 상기 연통 부재보다 상기 배기 가스 배출 방향의 상류측에 위치하는 전지 모듈의 상기 배출구부에 연통되는 상류측 개구부와, 상기 연통 부재보다 상기 배기 가스의 배출 방향 하류측에 위치하는 전지 모듈의 상기 도입구부에 연통되는 하류측 개구부가 형성되며,
상기 상류측 개구부는, 상기 중공부의 길이 방향에서, 상기 하류측 개구부와는 다른 위치에 형성되는
전지 팩. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스의 배출 방향 하류측에 위치하는 하류측 전지 모듈의 상기 배출구부에는, 패널에 형성된 제 2 중공부가 연통되며,
상기 제 2 중공부는 평면에서 보아 직선 형상 또는 곡선 형상으로 형성되고,
상기 제 2 중공부에는, 상기 하류측 전지 모듈의 상기 배출구부에 연통되는 제 1 개구부와, 상기 제 1 개구부에 도입된 배기 가스를 배출하는 제 2 개구부가 형성되며,
상기 제 1 개구부는, 상기 제 2 중공부의 길이 방향에서, 상기 제 2 개구부와는 다른 위치에 형성되는
전지 팩. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배기 가스의 배출 방향 최상류(最上流)에 위치하는 전지 모듈의 상기 도입구부는 밀봉되는
전지 팩. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출구부는 상기 소전지의 배열 방향에 대해 수직인 방향으로 개구하는
전지 팩. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전지 모듈은 적층되는
전지 팩.
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