KR102446772B1 - Battery Module Having Safety Apparatus - Google Patents

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Abstract

안전 장치를 구비한 전지 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀들 각각의 적어도 일면에 접촉되도록 개재되어 있는 복수개의 냉각부재들 및 상기 전지셀들 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 상기 전지셀들 사이를 이격시키는 안전 구동체를 포함함으로써, 일부 전지셀에서 발열 또는 화재가 발생하는 경우에도 안전 구동체에 의해 인접한 다른 전지셀에 영향을 미치는 현상을 차단하거나 최대한 지연시킬 수 있다.A battery module having a safety device is disclosed. The battery module according to an embodiment of the present invention is a battery cell stack in which two or more battery cells are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction, a plurality of interposed to be in contact with at least one surface of each of the battery cells By including a safety actuator positioned between the cooling members and the battery cells to change shape at an abnormal operating temperature higher than the normal operating temperature range to space the battery cells apart, heat or fire occurs in some battery cells In this case, the phenomenon affecting other adjacent battery cells can be blocked or delayed as much as possible by the safety actuator.

Description

안전 장치를 구비한 전지 모듈 {Battery Module Having Safety Apparatus}Battery Module Having Safety Apparatus

본 발명의 실시예들은 안전 장치를 구비한 전지 모듈과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to a battery module having a safety device.

최근 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV)등의 동력원으로서도 주목받고 있다.Recently, rechargeable batteries that can be charged and discharged have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle, which is being proposed as a method to solve air pollution such as conventional gasoline and diesel vehicles using fossil fuels. It is also attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 1개 내지 4개의 전지셀들이 사용됨에 비해, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈이 사용된다.In small mobile devices, one to four battery cells per device are used, whereas in mid-to-large devices such as automobiles, a battery module electrically connecting a plurality of battery cells is used due to the need for high output and large capacity.

전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the battery module is preferably manufactured as small as possible in size and weight, a prismatic battery, a pouch-type battery, etc., which can be stacked with a high degree of integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells for medium and large-sized battery modules. In particular, a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to advantages such as a small weight and a low manufacturing cost.

또한, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 이차전지를 다수 포함하고 있는 전지 모듈 또는 전지팩의 경우 전지를 안전하고 효율적으로 관리하기 위하여, Battery Management System (BMS)를 이용하기도 한다.In addition, since various combustible materials are embedded in the lithium secondary battery, there is a risk of heat generation and explosion due to overcharging, overcurrent, and other physical external shocks, so it has a major disadvantage in safety. Therefore, in the case of a battery module or battery pack including a plurality of such secondary batteries, a Battery Management System (BMS) is sometimes used to safely and efficiently manage the batteries.

다만, 이러한 조치에도 불구하고, 외부로부터의 충격이나 내부 전지 셀의 이상 동작, BMS에 의한 제어 실패 등으로 전지팩 내부에 화재가 발생하는 경우가 있다.However, despite these measures, a fire may occur inside the battery pack due to external shock, abnormal operation of internal battery cells, or failure of control by BMS.

전지팩 내부에 화재가 발생하였을 경우, 고온의 화염에 의하여 내부에 존재하는 전선의 절연 피복이 소손될 수 있고, 이 경우, 절연 기능이 상실된 전선이 전지팩 내부의 다른 부품, 예를 들어, 금속 등의 전도성 부품 또는 전지셀과 직접 접촉하면 고전압 전류의 누설 혹은 단락이 발생하게 되어, 결국, 전지팩 내부의 화재를 더욱 가속화 시키는 결과를 초래한다.When a fire occurs inside the battery pack, the insulation coating of the electric wire existing inside may be damaged by the high-temperature flame. When it comes into direct contact with conductive parts or battery cells, high voltage current leakage or short circuit occurs, which in turn accelerates the fire inside the battery pack.

특히, 전지 모듈을 구성하는 일부 전지셀에서 유발된 발화 또는 폭발은 다른 전지셀로 연속적으로 전달되어 심각한 상태를 초래할 수 있으므로, 전지셀의 일부분에 열화가 발생된 상황에서 다른 전지셀들에 영향을 미치는 것을 차단하거나 지연시키는 연구에 대한 필요성이 높은 실정이다.In particular, since ignition or explosion induced in some battery cells constituting a battery module may be continuously transmitted to other battery cells and cause a serious condition, it may affect other battery cells in a situation where a part of the battery cell is deteriorated. There is a high need for research to block or delay the effect.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0064418호 (2014.05.28.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0064418 (2014.05.28.)

본 발명의 실시예들은 전지 모듈 내부에 위치하는 전지셀들 일부에서 열화가 발생할 시 인접하는 다른 전지셀들에 영향을 미치는 것을 차단하거나 최대한 지연시킬 수 있는 구조를 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are to provide a structure capable of blocking or maximally delaying an effect on other adjacent battery cells when deterioration occurs in some of the battery cells located inside the battery module.

또한, 본 발명의 실시예들은 전지 모듈의 발화 및 폭발 등의 안전성 문제를 해결할 수 있는 전지 모듈을 제공하는 것이다.In addition, embodiments of the present invention provide a battery module capable of solving safety problems such as ignition and explosion of the battery module.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체; 상기 전지셀들 각각의 적어도 일면에 접촉되도록 개재되어 있는 복수개의 냉각부재들; 및 상기 전지셀들 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 상기 전지셀들 사이를 이격시키는 안전 구동체;를 포함하는 전지 모듈을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, two or more battery cells are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction; a plurality of cooling members interposed to be in contact with at least one surface of each of the battery cells; And it is located between the battery cells, the shape is changed at an abnormal operating temperature higher than the normal operating temperature range, a safety driver spaced between the battery cells; may provide a battery module comprising a.

또한, 상기 복수개의 냉각부재들은 하나의 상기 전지셀의 양측면에 각각 접촉하는 구조로 개재되어, 인접하는 두 개의 상기 전지셀들 사이에 한쌍의 냉각부재들이 개재되며, 상기 안전 구동체는, 상기 한쌍의 냉각부재들 사이에 위치하는 구조일 수 있다.In addition, the plurality of cooling members are interposed in a structure in contact with both side surfaces of the one battery cell, so that a pair of cooling members is interposed between the two adjacent battery cells, and the safety driving body is the pair It may be a structure located between the cooling members of the.

또한, 상기 복수개의 냉각부재들은, 제 1 전지셀과 일면이 접촉하는 제 1 냉각부재, 제 2 냉각부재 및 상기 제 1 전지셀과 인접하게 위치하는 제 2 전지셀과 일면이 접촉하는 제 3 냉각부재, 제 4 냉각부재를 포함하고, 상기 제 2 냉각부재 및 제 3 냉각부재 사이에 상기 안전 구동체가 위치하는 구조일 수 있다.In addition, the plurality of cooling members, a first cooling member having one surface in contact with the first battery cell, a second cooling member, and a third cooling in which one surface is in contact with a second battery cell positioned adjacent to the first battery cell It may include a member and a fourth cooling member, and the safety actuator is positioned between the second cooling member and the third cooling member.

또한, 상기 안전 구동체는, 상기 제 1 냉각부재 및 상기 제 4 냉각부재의 외측에 추가로 위치하는 구조일 수 있다.In addition, the safety actuator may have a structure that is additionally positioned outside the first cooling member and the fourth cooling member.

또한, 상기 복수개의 냉각부재들은, 열전도성 소재의 금속 판재일 수 있다.In addition, the plurality of cooling members may be a metal plate made of a thermally conductive material.

또한, 상기 비정상 작동 온도는 90℃ 내지 150℃ 범위일 수 있다.In addition, the abnormal operating temperature may be in the range of 90 °C to 150 °C.

또한, 상기 안전 구동체는, 니켈-티타늄합금(Ni-Ti), 구리아연합금(Cu-Zn), 구리아연알루미늄합금(Cu-Zn-Al), 구리카드늄합금(Cu-Cd), 니켈알루미늄합금(Ni-Al), 구리아연알루미늄합금(Cu-Zn-Al) 및 구리알루미늄니켈합금(Cu-Al-Ni)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 형상기억합금일 수 있다.In addition, the safety actuator is a nickel-titanium alloy (Ni-Ti), copper zinc alloy (Cu-Zn), copper zinc aluminum alloy (Cu-Zn-Al), copper cadmium alloy (Cu-Cd), nickel aluminum It may be a shape memory alloy including at least one selected from the group consisting of an alloy (Ni-Al), a copper zinc aluminum alloy (Cu-Zn-Al), and a copper aluminum nickel alloy (Cu-Al-Ni).

또한, 상기 안전 구동체는, 정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 일자형의 판상 형상을 가지고, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는 구조일 수 있다.In addition, the safety actuator may have a plate-like shape of a straight line based on a vertical cross-section at a normal operating temperature, and may have a structure in which the shape changes at an abnormal operating temperature.

또한, 상기 안전 구동체는, 비정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 삼각파형 또는 사인파형 단면 형상을 가질 수 있다.In addition, the safety actuator may have a triangular or sinusoidal cross-sectional shape based on a vertical cross-section at an abnormal operating temperature.

또한, 상기 안전 구동체는, 정상 작동 온도에서 수축된 스프링부재이며, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는 구조일 수 있다.In addition, the safety actuator may be a spring member contracted at a normal operating temperature, and may have a structure that changes shape at an abnormal operating temperature.

또한, 상기 안전 구동체는, 비정상 작동 온도에서 팽창하는 구조일 수 있다.In addition, the safety actuator may have a structure that expands at an abnormal operating temperature.

본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 모듈서, 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체, 상기 전지셀들 각각의 적어도 일면에 접촉되도록 개재되어 있는 복수개의 냉각부재들 및 상기 전지셀들 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 상기 전지셀들 사이를 이격시키는 안전 구동체를 포함함으로써, 일부 전지셀에서 발열 또는 화재가 발생하는 경우에도 안전 구동체에 의해 인접한 다른 전지셀에 영향을 미치는 현상을 차단하거나 최대한 지연시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, a battery module, a battery cell stack in which two or more battery cells are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction, is interposed to contact at least one surface of each of the battery cells By including a plurality of cooling members and a safety actuator positioned between the battery cells to change shape at an abnormal operating temperature higher than the normal operating temperature range to space the battery cells apart, heat or fire in some battery cells Even when , the phenomenon affecting other adjacent battery cells can be blocked or delayed as much as possible by the safety actuator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다
도 2는 도 1의 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도이다
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도이다
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도이다
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다
도 6은 도 5의 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도이다1 is a cross-sectional view showing the structure of a battery module according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view illustrating a state in which the safety driving body is operated in the battery module of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a state in which the safety actuator is operated in the battery module according to another embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view illustrating a state in which the safety driving body is operated in the battery module according to another embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view showing the structure of a battery module according to another embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view illustrating a state in which the safety driving body is operated in the battery module of FIG. 5;

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, apparatus, and/or systems described herein. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification. The terminology used in the detailed description is for the purpose of describing embodiments of the present invention only, and should in no way be limiting. Unless explicitly used otherwise, expressions in the singular include the meaning of the plural. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, acts, elements, some or a combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed to exclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, acts, elements, or any part or combination thereof.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 구조를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the safety actuator is operated in the battery module of FIG. 1 .

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 둘 또는 그 이상의 전지셀들(111, 112)이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체(110), 전지셀들(111, 112) 각각의 적어도 일면에 접촉되도록 개재되어 있는 복수개의 냉각부재들(121, 122) 및 전지셀들(111, 112) 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 전지셀들(111, 112) 사이를 이격시키는 안전 구동체(130)를 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 1 , the battery module 100 according to an embodiment of the present invention is a battery cell stack in which two or more battery cells 111 and 112 are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction. (110), the plurality of cooling members (121, 122) and the battery cells (111, 112) interposed to be in contact with at least one surface of each of the battery cells (111, 112) located between the normal operating temperature range The shape of the battery cells 111 and 112 is changed at a high abnormal operating temperature and the safety actuator 130 is spaced apart between the battery cells 111 and 112 .

전지셀들(111, 112)은, 예를 들어, 전극 리드(141, 142)가 일 방향으로 전지셀들(111, 112)의 상단부 또는 양단부로 돌출되어 있는 장방형 구조로 이루어질 수 있으며, 수지층, 금속층 및 수지층 순서로 이루어진 전지케이스 내부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태에서 상호 접촉하는 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시키는 구조의 파우치형 전지셀일 수 있으나 이것만으로 한정되는 것은 아니다.The battery cells 111 and 112 may have, for example, a rectangular structure in which electrode leads 141 and 142 protrude toward upper ends or both ends of the battery cells 111 and 112 in one direction, and a resin layer. , It may be a pouch-type battery cell having a structure in which the resin layers are fused to each other by applying heat and pressure to the parts in contact with an electrode assembly (not shown) mounted inside the battery case consisting of a metal layer and a resin layer in order, but limited only to this it's not going to be

이러한 전지셀들(111, 112)은 상호 직렬 또는 병렬로 서로 전기적으로 연결되어 있는 전지 모듈(100) 구조를 이룰 수 있으며, 필요에 따라 전지 모듈(100) 구조를 커버하기 위한 셀 커버들이 부착될 수 있으나 이러한 구조만으로 한정되는 것은 아니다.These battery cells 111 and 112 may form a battery module 100 structure that is electrically connected to each other in series or parallel to each other, and if necessary, cell covers for covering the battery module 100 structure may be attached. However, the structure is not limited thereto.

또한, 전지셀 적층체(110)의 구조는 적용되는 전지셀들(111, 112)의 개수 또는 형상에 따라 다양한 형태로 적층되는 것이 가능함은 물론이다.In addition, the structure of the battery cell stack 110 may be stacked in various forms depending on the number or shape of the battery cells 111 and 112 to be applied.

한편, 냉각부재들(121, 122)은 높은 냉각 효율성의 발현을 위한 열전도성이 우수한 소재이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 높은 열전도성을 가진 금속 소재로 이루어진 금속 판재일 수 있고, 알루미늄 또는 구리 소재의 금속 판재일 수 있다.On the other hand, the cooling members (121, 122) is not particularly limited as long as it is a material having excellent thermal conductivity for the expression of high cooling efficiency, for example, may be a metal plate made of a metal material having high thermal conductivity, aluminum or It may be a metal plate made of copper.

즉, 도 2에 예시되어 있는 바와 같이, 전지셀들(111, 112)의 표면과 직접 접촉하여 전지셀들(111, 112)에서 발생되는 열을 방출하는 구조로서, 냉각부재들(121, 122)의 내측 또는 외주변에 냉각 효율성을 높이기 위한 냉매가 유동되는 구조를 추가로 포함할 수 있으며, 냉각부재들(121, 122)의 일측에서 상호 연결하는 구조의 방열부를 추가로 포함할 수 있다.That is, as illustrated in FIG. 2 , as a structure for dissipating heat generated from the battery cells 111 and 112 in direct contact with the surfaces of the battery cells 111 and 112 , the cooling members 121 and 122 . ) may further include a structure in which a refrigerant flows to increase cooling efficiency to the inner or outer periphery, and may further include a heat dissipation unit having a structure interconnected at one side of the cooling members 121 and 122 .

안전 구동체(130)는, 니켈-티타늄합금(Ni-Ti), 구리아연합금(Cu-Zn), 구리아연알루미늄합금(Cu-Zn-Al), 구리카드늄합금(Cu-Cd), 니켈알루미늄합금(Ni-Al), 구리아연알루미늄합금(Cu-Zn-Al) 및 구리알루미늄니켈합금(Cu-Al-Ni)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 형상기억합금일 수 있다.The safety actuator 130 is a nickel-titanium alloy (Ni-Ti), copper-zinc alloy (Cu-Zn), copper-zinc-aluminum alloy (Cu-Zn-Al), copper cadmium alloy (Cu-Cd), nickel aluminum It may be a shape memory alloy including at least one selected from the group consisting of an alloy (Ni-Al), a copper zinc aluminum alloy (Cu-Zn-Al), and a copper aluminum nickel alloy (Cu-Al-Ni).

이러한 형상기억합금은 원하는 형상으로 성형한 후에 작동 온도를 기억시키기 위하여 열처리를 선행할 수 있으며, 예를 들어, 앞서 설명한 비정상 작동 온도에서 안전 구동체(130)가 팽창하거나 형상이 변화하여 작동하는 구조일 수 있다.Such a shape memory alloy may precede heat treatment in order to memorize the operating temperature after being molded into a desired shape, for example, a structure in which the safety actuator 130 expands or changes shape at the above-described abnormal operating temperature to operate can be

이때, 비정상 작동 온도는 전지셀들(111, 112)의 발화가 발생할 수 있는 온도 범위에서 조정되는 것이 가능하며, 예를 들어, 비정상 작동 온도는 90℃ 내지 150℃ 범위일 수 있으나 적용되는 전지셀들(111, 112)의 종류 또는 성능에 따라 조절되는 것이 가능하다.In this case, the abnormal operating temperature may be adjusted in a temperature range in which ignition of the battery cells 111 and 112 may occur, for example, the abnormal operating temperature may be in the range of 90°C to 150°C, but the applied battery cell It is possible to adjust according to the type or performance of the ones (111, 112).

한편, 안전 구동체(130)의 형상은 전지셀들(111, 112) 사이를 이격시키기 위한 형상이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 도 2에 예시되어 있는 바와 같이, 정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 일자형의 판상 형상을 가지고, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는 구조일 수 있으며, 구체적으로, 안전 구동체(130)의 형상이 비정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 삼각파형 단면을 가짐으로써, 전지셀들(211, 212) 사이를 이격시키는 구조일 수 있다.On the other hand, the shape of the safety actuator 130 is not particularly limited as long as it is a shape to space the battery cells 111 and 112 apart, and for example, as illustrated in FIG. The shape may have a plate-like shape of a straight line based on a vertical cross section, and may have a structure that changes in shape at an abnormal operating temperature. Specifically, the shape of the safety actuator 130 has a shape at an abnormal operating temperature based on a vertical cross section. By having a triangular waveform cross-section, the battery cells 211 and 212 may be spaced apart from each other.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 둘 또는 그 이상의 전지셀들(111, 112)이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체(110) 내측에서 전지셀들(111, 112) 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 전지셀들(111, 112) 사이를 이격시키는 안전 구동체(130)를 포함함으로써, 일부 전지셀(111)에서 발열 또는 화재가 발생하는 경우에도 안전 구동체(130)에 의해 인접한 다른 전지셀(112)에 영향을 미치는 현상을 차단하거나 최대한 지연시킬 수 있는 바, 일부 전지셀(111)에서 발생한 발열 또는 화재로 인하여 전지 모듈(100) 전체에 발열 또는 화재가 일어나는 문제를 해결할 수 있으며, 이로 인하여 전지 모듈(100)이 적용되는 차량 등에서 화재가 발생하는 환경에서도 최대한 대피할 시간을 확보할 수 있고 인명 피해를 최소화할 수 있다.Therefore, the battery module 100 according to an embodiment of the present invention is a battery inside the battery cell stack 110 in which two or more battery cells 111 and 112 are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction. By including a safety driver 130 that is positioned between the cells 111 and 112 and spaced apart between the battery cells 111 and 112 by changing the shape at an abnormal operating temperature higher than the normal operating temperature range, some battery cells Even when heat or fire occurs in 111 , the phenomenon affecting other adjacent battery cells 112 can be blocked or delayed as much as possible by the safety driving body 130 , which occurs in some battery cells 111 . It is possible to solve the problem that heat or fire occurs in the entire battery module 100 due to heat or fire, and thereby, it is possible to secure the maximum time to evacuate even in an environment in which a fire occurs, such as a vehicle to which the battery module 100 is applied. Human damage can be minimized.

도 3 및 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도들이 도시되어 있다.3 and 4 are cross-sectional views illustrating a state in which the safety actuator is operated in the battery module according to another embodiment of the present invention.

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈(200)은 둘 또는 그 이상의 전지셀들(211, 212)이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체(210), 전지셀들(211, 212) 각각의 적어도 일면에 접촉되도록 개재되어 있는 복수개의 냉각부재들(221, 222) 및 전지셀들(211, 212) 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 전지셀들(211, 212) 사이를 이격시키는 안전 구동체(230)를 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 3 , in a battery module 200 according to another embodiment of the present invention, two or more battery cells 211 and 212 are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction. The body 210 and the battery cells 211 and 212 are positioned between the plurality of cooling members 221 and 222 and the battery cells 211 and 212 that are interposed to be in contact with at least one surface of each of the normal operating temperature range. The shape of the battery cells 211 and 212 is changed at a higher abnormal operating temperature, and thus the safety driving body 230 may be included.

이때, 안전 구동체(230)의 형상은 정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 일자형의 판상 형상을 가지고, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는 구조일 수 있으며, 구체적으로, 안전 구동체(230)의 형상이 비정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 사인파형 단면을 가짐으로써, 전지셀들(211, 212) 사이를 이격시키는 구조일 수 있다.At this time, the shape of the safety actuator 230 may be a structure in which the shape at a normal operating temperature has a straight plate shape based on a vertical cross section, and the shape changes at an abnormal operating temperature. Specifically, the safety actuator ( Since the shape of the 230 has a sinusoidal cross-section based on a vertical cross-section at an abnormal operating temperature, the battery cells 211 and 212 may be spaced apart from each other.

다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈(300)은 둘 또는 그 이상의 전지셀들(311, 312)이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체(310), 전지셀들(311, 212) 각각의 적어도 일면에 접촉되도록 개재되어 있는 복수개의 냉각부재들(321, 322) 및 전지셀들(311, 312) 사이에 위치하여 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 전지셀들(311, 312) 사이를 이격시키는 안전 구동체들(331, 332)를 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 4 , in the battery module 300 according to another embodiment of the present invention, two or more battery cells 311 and 312 are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction. The stacked body 310 and the battery cells 311 and 212 are positioned between the plurality of cooling members 321 and 322 and the battery cells 311 and 312 that are interposed so as to be in contact with at least one surface of each of the normal operating temperature. It may include safety actuators 331 and 332 spaced apart between the battery cells 311 and 312 by changing a shape at an abnormal operating temperature higher than the range.

이때, 안전 구동체들(331, 332)은 각각 정상 작동 온도에서의 수축된 스프링부재이며, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는 구조일 수 있으며, 구체적으로, 안전 구동체들(331, 332)의 형상이 비정상 작동 온도에서의 팽창하여 전지셀들(311, 312)를 이격시키는 구조일 수 있다.At this time, the safety actuators 331 and 332 are each a contracted spring member at a normal operating temperature, and may have a structure that changes shape at an abnormal operating temperature. Specifically, the safety actuators 331 and 332 are The shape may be a structure in which the battery cells 311 and 312 are spaced apart by expansion at an abnormal operating temperature.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈의 구조를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 전지 모듈에서 안전 구동체가 작동된 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.5 is a cross-sectional view illustrating the structure of a battery module according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which the safety actuator is operated in the battery module of FIG. 5 .

먼저, 도 5을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 모듈(400)은 냉각부재들(421, 422)이 하나의 전지셀(411)의 양측면에 각각 접촉하는 구조로 개재되어, 인접하는 두 개의 전지셀들(411, 412) 사이에 한쌍의 냉각부재들(422, 423)이 개재되며, 안전 구동체(430)는, 한쌍의 냉각부재들(422, 423) 사이에 위치하는 구조일 수 있다.First, referring to FIG. 5, the battery module 400 according to another embodiment of the present invention is interposed in a structure in which cooling members 421 and 422 are in contact with both sides of one battery cell 411, respectively, A pair of cooling members 422 and 423 are interposed between two adjacent battery cells 411 and 412 , and the safety driving body 430 is positioned between the pair of cooling members 422 and 423 . can be a structure.

구체적으로, 냉각부재들(421, 422, 423, 424)은, 제 1 전지셀(411)과 일면이 접촉하는 제 1 냉각부재(421), 제 2 냉각부재(422) 및 제 1 전지셀(411)과 인접하게 위치하는 제 2 전지셀(412)과 일면이 접촉하는 제 3 냉각부재(423), 제 4 냉각부재(424)를 포함할 수 있고, 제 2 냉각부재(422) 및 제 3 냉각부재(423) 사이에 안전 구동체(430)가 위치하는 구조일 수 있다.Specifically, the cooling members 421 , 422 , 423 , 424 include a first cooling member 421 , a second cooling member 422 , and a first battery cell having one surface in contact with the first battery cell 411 ( It may include a third cooling member 423 and a fourth cooling member 424 having one surface in contact with the second battery cell 412 positioned adjacent to the 411, and the second cooling member 422 and the third The safety actuator 430 may be positioned between the cooling members 423 .

즉, 안전 구동체(430)는 제 1 전지셀(411) 및 제 2 전지셀(412)이 배열되어 있는 절지셀 적층체(410)에서 각각의 제 1 전지셀(411) 및 제 2 전지셀(412)과 접촉하지 않는 구조로 배열될 수 있으며, 마찬가지로, 안전 구동체(430)가 제 1 냉각부재(421) 및 제 4 냉각부재(424)의 외측에 추가로 위치하여 이어서 인접하게 배열되는 다른 전지셀들(도시하지 않음) 사이에서 개재되는 구조일 수 있다.That is, the safety driving body 430 includes each of the first battery cells 411 and the second battery cells in the articulated cell stack 410 in which the first battery cells 411 and the second battery cells 412 are arranged. It may be arranged in a structure not in contact with the 412 , and similarly, the safety actuator 430 is additionally located on the outside of the first cooling member 421 and the fourth cooling member 424 and is then arranged adjacently. It may have a structure interposed between other battery cells (not shown).

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

100, 200, 300, 400: 전지 모듈
110, 210, 310, 410: 전지셀 적층체
111, 112, 211, 212, 311, 312: 전지셀
121, 122, 221, 222, 321, 322: 냉각부재
130, 230, 331, 332, 430: 안전 구동체
141, 142, 241, 242: 전극 리드
411: 제 1 전지셀
412: 제 2 전지셀
421: 제 1 냉각부재
422: 제 2 냉각부재
423: 제 3 냉각부재
424: 제 4 냉각부재100, 200, 300, 400: battery module
110, 210, 310, 410: battery cell stack
111, 112, 211, 212, 311, 312: battery cell
121, 122, 221, 222, 321, 322: cooling member
130, 230, 331, 332, 430: safety actuator
141, 142, 241, 242: electrode leads
411: first battery cell
412: second battery cell
421: first cooling member
422: second cooling member
423: third cooling member
424: fourth cooling member

Claims (11)

둘 또는 그 이상의 전지셀들이 적층되어 측면방향으로 상호 인접하도록 배열되어 있는 전지셀 적층체;
상기 전지셀들 중 상호 인접하는 두 개의 전지셀들의 서로 마주보는 측면에 접촉되는 냉각부재; 및
상기 상호 인접하는 두 개의 전지셀들 사이에 위치하되, 상기 냉각부재에 접하며, 정상 작동 온도 범위보다 높은 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하여 상기 상호 인접하는 두 개의 전지셀들 사이를 이격시키는 안전 구동체;
를 포함하는,
전지 모듈.
a battery cell stack in which two or more battery cells are stacked and arranged to be adjacent to each other in the lateral direction;
a cooling member in contact with opposite sides of two adjacent battery cells among the battery cells; and
A safety driving body located between the two adjacent battery cells, in contact with the cooling member, and changing a shape at an abnormal operating temperature higher than a normal operating temperature range to space the two adjacent battery cells apart ;
containing,
battery module.
 청구항 1에 있어서,
상기 냉각부재는 하나의 상기 전지셀의 양측면에 각각 접촉하는 구조로 개재되어, 인접하는 두 개의 상기 전지셀들 사이에 한쌍의 냉각부재들이 개재되며,
상기 안전 구동체는, 상기 한쌍의 냉각부재들 사이에 위치하는, 전지 모듈.
The method according to claim 1,
The cooling member is interposed in a structure in contact with both sides of the one battery cell, and a pair of cooling members is interposed between the two adjacent battery cells,
The safety actuator is located between the pair of cooling members, the battery module.
 청구항 2에 있어서,
상기 냉각부재는, 제 1 전지셀과 일면이 접촉하는 제 1 냉각부재, 제 2 냉각부재 및 상기 제 1 전지셀과 인접하게 위치하는 제 2 전지셀과 일면이 접촉하는 제 3 냉각부재, 제 4 냉각부재를 포함하고, 상기 제 2 냉각부재 및 제 3 냉각부재 사이에 상기 안전 구동체가 위치하는, 전지 모듈.
3. The method according to claim 2,
The cooling member includes a first cooling member having one surface in contact with the first battery cell, a second cooling member, and a third cooling member having one surface in contact with a second battery cell positioned adjacent to the first battery cell, a fourth A battery module comprising a cooling member, wherein the safety actuator is positioned between the second cooling member and the third cooling member.
 청구항 3에 있어서,
상기 안전 구동체는, 상기 제 1 냉각부재 및 상기 제 4 냉각부재의 외측에 추가로 위치하는, 전지 모듈.
4. The method according to claim 3,
The safety driving body, the first cooling member and the fourth cooling member is additionally located on the outside, the battery module.
 청구항 1에 있어서,
상기 냉각부재는, 열전도성 소재의 금속 판재인, 전지 모듈.
The method according to claim 1,
The cooling member is a metal plate of a thermally conductive material, the battery module.
 청구항 1에 있어서,
상기 비정상 작동 온도는 90℃ 내지 150℃ 범위인, 전지 모듈.
The method according to claim 1,
The abnormal operating temperature is in the range of 90 ℃ to 150 ℃, the battery module.
 청구항 1에 있어서,
상기 안전 구동체는, 니켈-티타늄합금(Ni-Ti), 구리아연합금(Cu-Zn), 구리아연알루미늄합금(Cu-Zn-Al), 구리카드늄합금(Cu-Cd), 니켈알루미늄합금(Ni-Al), 구리아연알루미늄합금(Cu-Zn-Al) 및 구리알루미늄니켈합금(Cu-Al-Ni)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 형상기억합금인, 전지 모듈.
The method according to claim 1,
The safety actuator is a nickel-titanium alloy (Ni-Ti), a copper zinc alloy (Cu-Zn), a copper zinc aluminum alloy (Cu-Zn-Al), a copper cadmium alloy (Cu-Cd), a nickel aluminum alloy ( Ni-Al), copper zinc aluminum alloy (Cu-Zn-Al) and copper aluminum nickel alloy (Cu-Al-Ni) is a shape memory alloy comprising at least one selected from the group consisting of, the battery module.
 청구항 1에 있어서,
상기 안전 구동체는, 정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 일자형의 판상 형상을 가지고, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는, 전지 모듈.
The method according to claim 1,
The safety actuator has a flat plate shape with a shape at a normal operating temperature based on a vertical cross section, and the shape changes at an abnormal operating temperature.
 청구항 8에 있어서,
상기 안전 구동체는, 비정상 작동 온도에서의 형상이 수직 단면을 기준으로 삼각파형 또는 사인파형 단면 형상을 가지는, 전지 모듈.
9. The method of claim 8,
The safety actuator has a shape at an abnormal operating temperature has a triangular or sinusoidal cross-sectional shape based on a vertical cross-section, the battery module.
 청구항 1에 있어서,
상기 안전 구동체는, 정상 작동 온도에서 수축된 스프링부재이며, 비정상 작동 온도에서 형상이 변화하는, 전지 모듈.
The method according to claim 1,
The safety actuator is a spring member contracted at a normal operating temperature, and the shape changes at an abnormal operating temperature, a battery module.
 청구항 10에 있어서,
상기 안전 구동체는, 비정상 작동 온도에서 팽창하는, 전지 모듈.

11. The method of claim 10,
The safety actuator expands at an abnormal operating temperature, the battery module.
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