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WO2025188011A1 - Battery module and battery pack including same - Google Patents

Battery module and battery pack including same

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Publication number
WO2025188011A1
WO2025188011A1 PCT/KR2025/002649 KR2025002649W WO2025188011A1 WO 2025188011 A1 WO2025188011 A1 WO 2025188011A1 KR 2025002649 W KR2025002649 W KR 2025002649W WO 2025188011 A1 WO2025188011 A1 WO 2025188011A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
battery
battery module
module
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/002649
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French (fr)
Korean (ko)
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WO2025188011A8 (en
Inventor
장철한
김두승
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of WO2025188011A1 publication Critical patent/WO2025188011A1/en
Publication of WO2025188011A8 publication Critical patent/WO2025188011A8/en
Pending legal-status Critical Current
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module and a battery pack including the same, which improve cooling efficiency to enhance cooling performance and can prevent venting gas emitted by a thermal runaway phenomenon occurring within the battery module from spreading to adjacent battery modules.
  • Secondary batteries are attracting much attention not only as an energy source for mobile devices such as cell phones, digital cameras, and laptops, but also as a power source for power devices such as electric bicycles, electric cars, and hybrid electric vehicles.
  • the battery cells that make up these medium- to large-sized battery modules are composed of rechargeable secondary batteries. Therefore, these high-output, large-capacity secondary batteries generate a large amount of heat during the charging and discharging process. In this case, the heat from multiple battery cells accumulates in a small space, which can cause the temperature to rise rapidly and severely.
  • battery modules with multiple battery cells stacked on top of each other and battery packs equipped with such battery modules can achieve high output, but it is difficult to remove the heat generated from the battery cells during charging and discharging. If the heat dissipation of the battery cells is not properly performed, the battery cells deteriorate quickly, shortening their lifespan and increasing the risk of explosion or fire.
  • battery modules included in vehicle battery packs are frequently exposed to direct sunlight and may be subjected to high-temperature conditions, such as summer or desert environments. Furthermore, because multiple battery modules are densely packed together to increase vehicle range, flames or heat generated in one battery module can easily spread to neighboring modules, ultimately leading to ignition or explosion of the battery pack itself.
  • the battery pack is composed of a structure in which multiple battery modules are combined, it is heavy and unsuitable for loading multiple batteries into a vehicle such as an automobile, so there is a need to improve the energy density.
  • Fig. 1 is a perspective view showing a conventional battery pack.
  • Fig. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Fig. 1.
  • a conventional battery pack (10) includes a lower pack frame (11) on which a plurality of battery modules (1) are mounted, an upper pack frame (12) positioned above the battery modules (1), and an internal beam (13) that defines a location where the battery modules (1) are mounted within the battery pack (10).
  • a conventional battery pack (10) is configured to house a plurality of battery modules (1). Accordingly, in the event that a thermal runaway phenomenon occurs in any one of the plurality of battery modules (1), there is a need for a structure or method capable of preventing the venting gas generated in the battery module (1) in which the thermal runaway phenomenon occurred from being transmitted to other battery modules (1) and the thermal runaway phenomenon from being transmitted to other battery modules (1).
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery module and a battery pack including the same, which can improve cooling performance by improving the cooling efficiency of the battery module and prevent venting gas emitted by a thermal runaway phenomenon occurring within the battery module from spreading to adjacent battery modules.
  • a battery module may include a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a module frame accommodating the battery cell stack, an inlet port through which a coolant is introduced into the interior of the module frame, an outlet port through which the coolant is discharged from the interior of the module frame, and an expansion member disposed in each of the inlet port and the outlet port and expanding in volume when a predetermined temperature is reached.
  • the module frame further includes an end plate that closes both open sides and includes a refrigerant opening formed for the refrigerant to flow in or out, and the expansion member can be expanded to close the refrigerant opening when the predetermined temperature is reached.
  • the inlet port may be formed in an end plate disposed on one of the two sides of the module frame, and the outlet port may be formed in an end plate disposed on the other of the two sides of the module frame.
  • the upper end of the coolant opening may be positioned above the center based on the height of the battery cell stack, and the lower end of the coolant opening may be positioned below the center based on the height of the battery cell stack.
  • the length from the upper end to the lower end of the refrigerant opening may be between 0.5 and 0.9 times the length from the upper edge to the lower edge of the end plate.
  • the above expansion member may include a main body formed to surround the periphery of the refrigerant opening and a through hole formed to allow the refrigerant to flow in or out.
  • the above main body portion may be formed to be inclined so that the cross-sectional area decreases as it moves away from the refrigerant opening.
  • the above main body may include a plurality of micro holes formed to allow the refrigerant to penetrate the expansion member.
  • Each of the above inlet port and the above outlet port includes a cover member formed to be inclined downward on a surface opposite to the refrigerant opening, and the cross-sectional area of the above inlet port and the above outlet port may decrease as they go from the upper side to the lower side.
  • the above expansion member can expand toward the inner space of the inlet port and the outlet port when expanded to close the refrigerant opening.
  • the above-mentioned expansion member may include a foam layer that foams and expands in volume when a first temperature is reached, and a chemically resistant layer laminated on both sides of the foam layer that softens at a second temperature lower than the first temperature.
  • the above chemically resistant layer can be thermally decomposed at a third temperature higher than the second temperature.
  • the third temperature may be higher than or equal to the first temperature.
  • the foam layer may include at least one of silica gel, foamed silicone pad, polyurethane foam, and polypropylene.
  • the above chemical resistant layer may include at least one of PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF and PTFE.
  • the above module frame may include at least one venting portion formed at the upper end to discharge gas inside.
  • the venting portion may include a venting hole that is opened to allow internal gas to be discharged, and an opening portion that closes the venting hole when the pressure or temperature inside the module frame is below a predetermined internal pressure or temperature, and opens the venting hole when the pressure or temperature inside the module frame reaches a predetermined internal pressure or temperature.
  • the above opening may include a rupture member that ruptures when the predetermined internal pressure is reached or thermally decomposes when the predetermined internal temperature is reached.
  • the above refrigerant may include an insulating refrigerant or a non-flammable refrigerant.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules according to the above-described embodiments, and includes a refrigerant line connected to each of the inlet port and the outlet port, and the expansion member can block the refrigerant from flowing into the refrigerant line by closing the inlet port and the outlet port when a predetermined temperature is reached.
  • a battery module and a battery pack including the same can increase cooling efficiency by directly cooling a coolant to a battery cell, thereby increasing energy density.
  • the venting gas released by the thermal runaway phenomenon occurring within the battery module can be prevented from spreading to the adjacent battery module, the stability of the battery module and the battery pack including the same can be improved even if a specific situation such as the thermal runaway phenomenon occurs.
  • the stability of the battery module and the battery pack including the same can be further improved.
  • Figure 1 is a perspective view showing a conventional battery pack.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1.
  • Figure 3 is a perspective view showing a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the battery module of Figure 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing one of the battery cells included in the battery cell stack of FIG. 4.
  • Figure 6 is a drawing of the battery module of Figure 3 viewed along the -x-axis direction on the yz plane.
  • Figure 7 is a drawing of the inlet port viewed along the -x-axis direction on the yz plane.
  • Figure 8 is a front view of the expansion member.
  • Figure 9 (a) is a drawing showing before the expansion member expands within the inlet port, and (b) is a drawing showing after the expansion member expands within the inlet port.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of an expansion member.
  • Figure 11 is a conceptual diagram for explaining the operation of the venting section.
  • FIG. 12 is a perspective view of a battery pack including a battery module according to embodiments of the present invention.
  • Figure 13 is an exploded perspective view of the battery pack illustrated in Figure 12.
  • Figure 14 is a conceptual diagram illustrating the position where the expansion member is placed in the battery pack.
  • a layer, membrane, region, plate, or other part is “on” or “over” another part, this includes not only cases where it is “directly on” the other part, but also cases where there are other parts in between. Conversely, when we say that a part is “directly on” another part, it means that there are no other parts in between. Furthermore, saying that a part is “on” or “over” a reference part means that it is located above or below the reference part, and does not necessarily mean that it is located “above” or “over” the direction opposite to gravity.
  • Fig. 3 is a perspective view illustrating a battery module according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is an exploded perspective view of the battery module of Fig. 3.
  • Fig. 5 is a plan view illustrating one of the battery cells included in the battery cell stack of Fig. 4.
  • a battery module (100) includes a battery cell stack (120) formed by stacking a plurality of battery cells (110), a module frame (200) accommodating the battery cell stack (120), an end plate (400) closing open sides of the module frame (200), an inlet port (510) formed in the end plate (400) arranged on one of the two sides of the module frame (200) so that a coolant can be introduced into the interior of the module frame (200), an outlet port (516) formed in the end plate (400) arranged on the other of the two sides of the module frame (200) so that a coolant can be discharged from the interior of the module frame (200), and an expansion member (520) disposed on the inlet port (510) and the outlet port (516), respectively, and expanding when a predetermined temperature is reached.
  • the battery cell (110) may be a pouch-type battery in which an electrode assembly having electrode leads (111) protruding in one or both directions is housed in a pouch case (114).
  • a battery cell according to another embodiment of the present invention may be a square battery.
  • the following description will be based on the battery cell (110) which is a pouch-type battery.
  • the battery cell (110) may be in the shape of a rectangular sheet.
  • the battery cell (110) may be formed by housing an electrode assembly in a pouch case (114) of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and then bonding the outer periphery of the pouch case (114).
  • the battery cell (110) may have a structure in which two electrode leads (111) face each other and protrude from one end and the other end of the cell body (113), respectively.
  • a structure in which all electrode leads (111) of the battery cell (110) protrude in one direction is also possible.
  • One of the electrode leads (111) is a positive electrode lead, and the other is a negative electrode lead.
  • the battery cell (110) can be manufactured by bonding the periphery of the pouch case (114) while the electrode assembly (not shown) is housed in the pouch case (114). As another example, the battery cell (110) can be housed in a state where one side of the pouch case (114) is folded and the remaining sides are sealed.
  • the pouch case (114) of the laminate sheet may include an inner resin layer for sealing, a metal layer for preventing penetration of materials, and an outermost outer resin layer. Based on the electrode assembly inside the pouch case (114), the inner resin layer may be positioned at the innermost side, the outer resin layer may be positioned at the outermost side, and the metal layer may be positioned between the inner resin layer and the outer resin layer.
  • the outer resin layer may have excellent tensile strength and weather resistance relative to its thickness and may exhibit electrical insulation properties to protect the electrode assembly from the outside.
  • the outer resin layer may include polyethylene terephthalate (PET) resin or nylon resin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the metal layer may prevent air, moisture, etc. from entering the pouch-type secondary battery.
  • the metal layer may include aluminum (Al).
  • the inner resin layers may be thermally bonded to each other by heat and/or pressure applied while the electrode assembly is embedded.
  • the inner resin layer may include cast polypropylene (CPP) or polypropylene (PP).
  • a pouch case (114) may be divided into two parts, and a concave receiving portion in which an electrode assembly can be mounted may be formed in at least one of the two parts.
  • the inner resin layers of the two parts of the pouch case (114) are bonded to each other, thereby sealing the pouch case (114), and a battery cell (110), which is a pouch-type battery, may be manufactured.
  • the battery cell (110) may be configured in multiple units, and the multiple battery cells (110) may be stacked so as to be electrically connected to each other to form a battery cell stack (120).
  • the multiple battery cells (110) may be stacked along a direction parallel to the y-axis while standing upright with one side of the cell body (113) facing each other.
  • the electrode leads (111) may protrude in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells (110) are stacked. That is, in the battery cell (110), one electrode lead (111) may protrude toward the x-axis direction, and the other electrode lead (111) may protrude toward the -x-axis direction. If the electrode leads (111) of the battery cell protrude only in one direction, the electrode leads (111) protrude in the x-axis direction or the -x-axis direction.
  • the module frame (200) may be intended to protect the battery cell stack (120) and electrical components connected thereto from external physical impact.
  • the battery cell stack (120) and electrical components connected thereto may be accommodated in the internal space of the module frame (200).
  • the structure of the module frame (200) may vary.
  • the structure of the module frame (200) may be a monoframe structure.
  • the monoframe may be in the form of a metal plate in which the upper and lower surfaces (z-axis direction and -z-axis direction) and both side surfaces (y-axis direction and -y-axis direction) are integrated.
  • the monoframe may be manufactured by extrusion molding.
  • the structure of the module frame (200) is not limited thereto, and in another embodiment, the module frame (200) may have a structure in which a U-shaped frame and an upper plate are combined.
  • the U-shaped frame may have a lower surface and two side surfaces extending upward from both edges of the lower surface, and the upper plate may have a plate-like shape.
  • each frame or plate constituting the U-shaped frame may be manufactured by press forming.
  • the structure of the module frame (200) may be provided as an L-shaped frame structure in addition to a mono-frame or a U-shaped frame, and may also be provided as various structures not described in the above-described examples.
  • the module frame (200) may be open on both sides. More specifically, the module frame (200) may be provided in an open form along the longitudinal direction of the battery cell (110). In this case, the front and rear sides of the battery cell stack (120) may not be covered by the module frame (200). The front and rear sides of the battery cell stack (120) may be covered by the bus bar assembly (300) and the end plate (400), and through this, the front and rear sides of the battery cell stack (120) may be protected from external physical impacts, etc.
  • the battery module (100) may include a busbar assembly (300) positioned on each of one side and the other side of the battery cell stack (120). Specifically, the busbar assembly (300) may be positioned on each of the two directions in which the electrode leads (111) of the battery cells (110) included in the battery cell stack (120) protrude. The busbar assembly (300) may electrically connect the battery cells (110) constituting the battery cell stack (120) in series or in parallel.
  • the busbar assembly (300) may each include a busbar frame (310), a busbar (320), and a terminal busbar.
  • the busbar frame (310) may be positioned on one side of the battery cell stack (120) to cover one side of the battery cell stack (120) and simultaneously guide the connection between the battery cell stack (120) and an external device.
  • the busbar frame (310) may be positioned on the front (x-axis direction) and the rear (-x-axis direction) of the battery cell stack (120).
  • a busbar (320) may be mounted on the busbar frame (310). Specifically, the inner surface of the busbar frame (310) may be connected to the front (x-axis direction) and the rear surface (-x-axis direction) of the battery cell stack (120), and the outer surface of the busbar frame (310) may be connected to the busbar (320).
  • the busbar frame (310) may include an electrically insulating material.
  • the busbar frame (310) may limit contact between the busbar (320) and other parts of the battery cells (110) other than the part where the busbar is connected to the electrode lead (not shown), thereby preventing electrical short circuits from occurring.
  • the bus bar (320) is mounted on one side of the bus bar frame (310) and may be used to electrically connect the battery cell stack (120) or battery cells (110) and an external device circuit.
  • the bus bar (320) is positioned on the bus bar frame (310), and the bus bar assembly (300) is covered by the end plate (500) of FIG. 4, so that it can be protected from external impacts, etc., and the deterioration of the battery's durability due to external moisture, etc. can be minimized.
  • the bus bar (320) can be electrically connected to the battery cell stack (120) through the electrode leads of the battery cells (110). Specifically, the electrode leads (111) of the battery cells (110) can be bent after passing through slits formed in the bus bar frame (310) and connected to the bus bar (320). The battery cells (110) constituting the battery cell stack (120) can be connected in series or in parallel by the bus bar (320). There is no particular limitation on the connection method between the electrode leads (111) and the bus bar (320), and for example, welding may be applied.
  • the battery module (100) may be provided with a terminal bus bar.
  • the terminal bus bar may include a first terminal bus bar and a second terminal bus bar, and the first terminal bus bar and the second terminal bus bar may have different polarities.
  • the terminal bus bar may be electrically connected to the bus bar (320) or the electrode lead to electrically connect one battery module (100) to another battery module (100). At least a portion of the terminal bus bar may be exposed to the outside of the end plate (400) to connect one battery module (100) to another external battery module (100), and the end plate (400) may be provided with a terminal bus bar opening (not shown) for this purpose.
  • the terminal bus bar may be connected to another battery module (100) or a BDU (Battery Disconnect Unit) through a portion exposed through the terminal bus bar opening, and may form an HV (High voltage) connection with them.
  • BDU Battery Disconnect Unit
  • the end plate (400) can be formed to cover the battery cell stack (120) by positioning it on both open sides (in the x-axis direction and the -x-axis direction) of the module frame (200) and closing the open sides of the module frame (200). This end plate (400) can physically protect the battery cell stack (120) and other electrical components from external impact.
  • the end plate (400) may include a refrigerant opening (410) formed for the introduction or discharge of refrigerant.
  • the refrigerant opening (410) is an opening provided in the end plate (400) and is a hole penetrating the end plate (400). Accordingly, even when the end plate (510) is mounted, the refrigerant may be introduced from the outside to the inside of the module frame (200) or may be discharged from the inside to the outside of the module frame (200) through the refrigerant opening (410).
  • the refrigerant opening (410) may be covered by an inlet port (510) or an outlet port (516) described below and may be connected to a first refrigerant line (501) or a second refrigerant line (502), respectively.
  • the coolant opening (410) may be a hole formed to extend in the vertical direction (z-axis direction and -z-axis direction).
  • the upper end of the coolant opening (410) may be located above the center with respect to the height of the battery cell stack (120).
  • the lower end of the coolant opening (410) may be located below the center with respect to the height of the battery cell stack (120).
  • the length from the center of the coolant opening (410) to the upper end of the coolant opening (410) may be greater than or equal to the length from the upper edge of the end plate (400) to the upper end of the coolant opening (410).
  • the length from the center of the refrigerant opening (410) to the lower end of the refrigerant opening (410) may be greater than or equal to the length from the lower edge of the end plate (400) to the lower end of the refrigerant opening (410). More specifically, the length from the upper end of the refrigerant opening (410) to the lower end may be between 0.5 and 0.9 times the length from the upper edge of the end plate (400) to the lower edge.
  • the above-described refrigerant may be directly introduced into the module frame (200). As the refrigerant is introduced into the module frame (200), it may directly contact the battery cell stack (120), busbar assembly (300), or other electrical components accommodated in the module frame (200), thereby receiving heat generated therefrom.
  • the refrigerant is not limited to directly contacting the components accommodated in the module frame (200). That is, the refrigerant may also indirectly contact the components accommodated in the module frame (200). For example, the refrigerant may cool the components accommodated in the module frame (200) by flowing inside the module frame (200) along the refrigerant path formed inside the module frame (200).
  • the above refrigerant may be a fluid. Since the refrigerant may come into direct contact with the battery cell stack (120), busbar assembly (300), or other electrical components within the battery module (100), it must be electrically insulated. Accordingly, the refrigerant may be an insulating refrigerant. As an example, the refrigerant may be an insulating oil. However, the type of the refrigerant is not limited by the above. For example, since it is necessary that the refrigerant not ignite even when exposed to a high-temperature environment within the battery module (100), the refrigerant may be a non-flammable refrigerant.
  • the refrigerant can directly cool the battery cell stack (120), busbar assembly (300), and other electrical components that generate heat within the battery module (100) by directly contacting them and receiving heat from them. Therefore, compared to indirectly cooling the battery module using a heat sink or the like in a conventional battery module, the battery module (100) according to the embodiments of the present invention can have improved cooling efficiency through direct cooling, thereby extending the life of the battery.
  • the battery module (100) may further include a sealing assembly.
  • the sealing assembly may be formed to cover the battery cell stack (120) by being positioned on both open sides of the module frame (200). That is, the sealing assembly may be positioned between the end plate (400) and the battery cell stack (120), thereby isolating the open sides of the module frame (200) from the external environment. Specifically, the sealing assembly may serve to seal the coolant so that it does not leak to the outside when the coolant is injected into the module frame (200).
  • Fig. 6 is a drawing of the battery module of Fig. 3 viewed along the -x-axis direction on the yz plane.
  • Fig. 7 is a drawing of the inlet port viewed along the -x-axis direction on the yz plane.
  • Fig. 8 is a front view of the expansion member.
  • Fig. 9 (a) is a drawing showing the expansion member before expansion within the inlet port, and (b) is a drawing showing the expansion member after expansion within the inlet port.
  • the battery module (100) includes an inlet port (510) and an outlet port (516) for circulating a coolant into the interior of the module frame (200), and an expansion member (520) disposed inside each of the inlet port (510) and the outlet port (516).
  • the inlet port (510) may be formed in an end plate (400) disposed on one of both surfaces of the module frame (200) so that the coolant may be introduced into the interior of the module frame (200)
  • the outlet port (516) may be formed in an end plate (400) disposed on the other of both surfaces of the module frame (200) so that the coolant may be discharged from the interior of the module frame (200).
  • the expansion member (520) will be described later.
  • the above refrigerant circulates through a refrigerant line (500) connected to an inlet port (510) and an outlet port (516), respectively. More specifically, the refrigerant moves from a refrigerant storage (2100) described below through a heat exchanger (2200) and the refrigerant line (500), then flows into the module frame (200) through the inlet port (510), flows out of the module frame (200) through the outlet port (516), and then is returned to the refrigerant storage (2100) through the refrigerant line (500). Meanwhile, since the outlet port (516) has the same shape and structure as the inlet port (510), the illustration of the outlet port (516) is omitted in FIGS. 6 and 7, and the description of the same or corresponding content as the inlet port (510) will be omitted below.
  • the refrigerant line (500) includes a first refrigerant line (501) connected to an inlet port (510) and a second refrigerant line (502) connected to an outlet port (516).
  • the refrigerant line (500) may be a rigid pipe-shaped member that allows the refrigerant to flow.
  • the inlet port (510) may have a shape corresponding to the refrigerant opening (410) in order to cover the refrigerant opening (410). As described above, since the refrigerant opening (410) is a hole extending in the vertical direction, the inlet port (510) may also have a shape extending in the vertical direction.
  • the inlet port (510) may include a cover member (511) for covering the refrigerant opening (410) of the end plate (400).
  • the cover member (511) may be formed to be inclined downward on a surface facing the refrigerant opening (410). Accordingly, the cross-sectional area of the inlet port (510) may decrease from the upper side to the lower side (-z-axis direction).
  • the coolant opening (410) connected to the inlet port (510) may have a lower end positioned lower than the center based on the height of the battery cell stack (120). That is, the lower end of the coolant opening (410) connected to the inlet port (510) may be positioned close to the lower edge of the end plate (400).
  • the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) may have an upper end positioned higher than the center based on the height of the battery cell stack (120). That is, the upper end of the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) may be positioned close to the upper edge of the end plate (400).
  • the coolant flowing into the inside of the battery module (100) is filled only up to the height of the outlet port (516) and then escapes to the outside, so the inside of the battery module (100) is not filled with a sufficient amount of coolant, which may result in a decrease in cooling performance.
  • the coolant opening (410) connected to the inlet port (510) has a lower end positioned lower than the center based on the height of the battery cell stack (120), and that the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) has an upper end positioned higher than the center based on the height of the battery cell stack (120).
  • the refrigerant opening (410) connected to the inlet port (510) extends in the vertical direction, the refrigerant flowing into the module frame (200) through the inlet port (510) can come into contact with the battery cell stack (120) as a whole. Similarly, the refrigerant in contact with the battery cell stack (120) as a whole can flow out of the module frame (200) through the outlet port (516). Therefore, since the refrigerant can flow without stagnating within the module frame (200), the cooling performance can be improved.
  • the refrigerant flowing in from the first refrigerant line (501) can flow along the inclined cover member (511) between the first refrigerant line (501) and the refrigerant opening (410). Therefore, since the refrigerant can flow into the interior of the battery module (100) without the flow direction of the refrigerant changing abruptly, the possibility of bubbles forming inside the refrigerant can be reduced.
  • the cross-sectional area of the inlet port (510) increases as it moves from the first refrigerant line (501) toward the refrigerant opening (410), the refrigerant flowing in from the first refrigerant line (501) has a reduced flow rate inside the inlet port (510). Therefore, since the flow rate of the refrigerant is reduced in advance before it flows into the interior of the module frame (200) and comes into contact with the battery cell stack (120), a rapid change in flow rate inside the module frame (200) can be reduced. Accordingly, the possibility of bubbles forming inside the refrigerant due to a rapid change in flow rate can be reduced, and the time that the refrigerant comes into contact with the battery cell stack (120) can be increased, so that the cooling performance can be improved.
  • the expansion member (520) is a member that expands in volume when a predetermined temperature is reached. If a thermal runaway phenomenon of the battery cells (110) occurs, high-temperature venting gas may be generated inside the battery module (100), and at the same time, the temperature of the coolant inside the battery module (100) may also rise.
  • the expansion member (520) may expand in volume to close the coolant opening (410) when the predetermined temperature is reached. More specifically, as shown in (a) of FIG. 9, the expansion member (520) may be respectively disposed inside the inlet port (510) and the outlet port (516). If the expansion member (520) reaches a predetermined temperature, as shown in (b) of FIG. 9, the expansion member (520) may expand in volume toward the inner space of the inlet port (510) and the outlet port (516) to close the coolant opening (410).
  • the expansion member (520) may include a main body (521) formed to surround the periphery of the refrigerant opening (410) and a through hole (522) formed to allow refrigerant to flow in or out.
  • the refrigerant may flow into the interior of the module frame (200) or flow out from the module frame (200) through the through hole (522) of the expansion member (520).
  • the main body (521) may include a plurality of micro holes (523) formed to allow the refrigerant to penetrate the expansion member (520). Since the high-temperature refrigerant and/or venting gas penetrates the micro holes (523) of the plurality of micro holes (523), the high-temperature refrigerant and/or venting gas can easily penetrate the foam layer (526) of the expansion member (520) described later. Accordingly, the volume expansion can smoothly occur throughout the entire expansion member (520), rather than only in a specific portion of the expansion member (520). Meanwhile, the number of the plurality of micro holes (523) formed per area of the main body (521) can be variously changed and modified as needed.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of an expansion member.
  • the expansion member (520) includes a foam layer (526) that expands in volume by foaming when a predetermined temperature is reached, a chemical-resistant layer (527) laminated on both sides of the foam layer (526), and an adhesive layer (528) applied between the foam layer (526) and the chemical-resistant layer (527) to adhere the chemical-resistant layer (527) to the foam layer (526).
  • the foam layer (526) may be formed of a material that foams and expands in volume when contacted with a high-temperature refrigerant and/or venting gas.
  • the foam layer (526) may include materials corresponding to foamed polymers, such as at least one of silica gel, foamed silicone pad, polyurethane foam, and polypropylene.
  • the chemical resistant layer (527) prevents the foam layer (526) from contacting the refrigerant (600) in a normal operating environment. Accordingly, the foam layer (526) can be prevented from absorbing the refrigerant (600) and from causing a chemical reaction with the refrigerant (600).
  • the chemical resistant layer (527) can include at least one of PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF, and PTFE.
  • the materials of the foam layer (526) and the chemical-resistant layer (527) are not limited to those described above, and may include various foam materials having high-temperature durability and chemical resistance.
  • the foam layer (526) can be foamed and expand in volume when it reaches a first temperature.
  • the chemical resistant layer (527) can be softened at a second temperature lower than the first temperature at which the foam layer (526) is foamed. Additionally, the chemical resistant layer (527) can be thermally decomposed at a third temperature higher than the second temperature. That is, the chemical resistant layer (527) can be softened at the second temperature before the first temperature at which the foam layer (526) is foamed is reached, and can be thermally decomposed and removed at a third temperature higher than the second temperature. Since the chemical resistant layer (527) is softened before reaching the first temperature, it can be thermally decomposed and removed immediately when it reaches the third temperature.
  • the foam layer (526) is prevented from contacting the high-temperature refrigerant and/or venting gas by the chemical-resistant layer (527), and can be foamed upon contacting the high-temperature refrigerant and/or venting gas after the chemical-resistant layer (527) is removed.
  • the third temperature at which the chemical resistant layer (527) undergoes thermal decomposition may be higher than or equal to the first temperature at which the foamed layer (526) is foamed. Since the chemical resistant layer (527) undergoes thermal decomposition at a temperature higher than or equal to the temperature at which the foamed layer (526) is foamed, the foamed layer (526) can be prevented from foaming by chemically reacting with the refrigerant until the temperature at which the foamed layer (526) is foamed is reached.
  • Figure 11 is a conceptual diagram for explaining the operation of the venting section.
  • the module frame (200) may include at least one venting portion (210) formed at the upper portion to discharge internal gas.
  • the venting portion (210) may include a venting hole (211) that is open to allow internal gas to escape, and an opening portion (212) that closes the venting hole (211) when the pressure or temperature inside the module frame (200) is below a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature, and opens the venting hole (211) when the pressure or temperature inside the module frame (200) reaches a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature.
  • the opening portion (212) may be positioned to correspond to the venting portion (210) and may include a rupture member (213) that ruptures when a predetermined internal pressure is reached or thermally decomposes when a predetermined internal temperature is reached. In (a) of FIG.
  • the opening portion (212) is illustrated in a form filled with the rupture member (213), and in (b) of FIG. 11, the rupture member (213) is removed, and the opening portion (212) is illustrated in an open form.
  • the form of the rupture member (213) there is no particular limitation on the form of the rupture member (213), as long as it can close the opening (212) normally and induce the discharge of internal gas by being removed when a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature is reached.
  • the pressure at which the rupture member (213) ruptures or the temperature at which it thermally decomposes can be varied and modified in various ways depending on the type of refrigerant.
  • the opening (212) is formed outside the venting hole (211), so that the venting hole (211) is closed by the rupture member (213).
  • the rupture member (213) When a thermal runaway phenomenon of the battery cells (110) occurs and gas is generated inside the battery module (100), the pressure inside the battery module (100) increases, causing the rupture member (213) to rupture, exposing the venting hole (211) to the outside. Accordingly, the gas inside the battery module (100) can be discharged to the outside.
  • the inlet port (510) and the outlet port (516) are closed by the expansion member (520), so that a certain level or more of refrigerant (600) may remain inside the battery module (100).
  • the refrigerant (600) remaining inside the battery module (100) may cool the inside of the battery module (100) by receiving energy generated inside the battery module (100) and vaporizing.
  • the inlet port (510) and the outlet port (516) of the battery module (100) are closed and the refrigerant (600) inside is vaporized, the internal pressure of the battery module (100) may increase.
  • the battery module (100) can be opened to the outside by the venting portion (210), thereby reducing the pressure inside the battery module (100). If the pressure inside the battery module (100) is not relieved by the venting portion (210), a coolant leak may occur in the module frame (200) and end plate (400) of the battery module (100), which may cause a problem in that the cooling effect by the coolant cannot be received inside the battery module (100).
  • the venting portion (210) can discharge the gas inside the battery module (100). Accordingly, the stability of the battery module (100) can be improved and the full performance of the battery module (100) can be secured while preventing a situation in which the internal configuration of the battery module (100) is exposed to the outside, thereby lowering the stability.
  • the cooling effect by the refrigerant (600) can be maintained for a longer period of time, thereby further improving the stability of the battery module (100).
  • a battery pack (1000) includes a lower pack frame (1100) on which a plurality of battery modules (100) are mounted, and an upper pack frame (1200) positioned above the battery modules (100).
  • the lower pack frame (1100) and the upper pack frame (1200) may be joined to each other by a method such as welding, thereby sealing the inside of the battery pack (1000).
  • the plurality of battery modules (100) may be mounted together with various control and protection systems such as a BMS (Battery Management System) and a BDU (Battery Disconnect Unit) to form a battery pack (1000).
  • BMS Battery Management System
  • BDU Battery Disconnect Unit
  • the lower pack frame (1100) includes a side pack frame (1150) and at least two internal beams (1110) formed on the bottom surface of the lower pack frame (1100).
  • the bottom surface of the lower pack frame (1100) and the at least two internal beams (1110), and the bottom surface of the lower pack frame (1100) and the side pack frame (1150) may be joined to each other by a method such as welding.
  • a plurality of battery modules (100) may be mounted in an area partitioned from each other by a side pack frame (1150) and at least two internal beams (1110).
  • the plurality of battery modules (100) may be respectively disposed in an area between the side pack frame (1150) and the internal beams (1110), and an area positioned between adjacent internal beams (1110).
  • the battery modules (100) may be disposed between a pair of internal beams (1110) that are positioned adjacent to each other among the plurality of internal beams (1110) and the side pack frame (1150).
  • the plurality of battery modules (100) are surrounded by at least two internal beams (1110) and side pack frames (1150), so that each battery module (100) can be protected from external impact.
  • the side pack frame (1150) may be arranged at an edge of the bottom surface of the lower pack frame (1100) and may extend upward (in the z-axis direction) from the bottom surface of the lower pack frame (1100). More specifically, it may extend upward from each edge of the bottom surface of the lower pack frame (1100).
  • the upper end of the side pack frame (1150) may be in contact with the upper pack frame (1200).
  • the upper end of the side pack frame (1150) and the upper pack frame (1200) may be joined to each other by a method such as welding, thereby sealing the inside of the battery pack (1000).
  • the plurality of inner beams (1110) may be spaced apart from each other.
  • the distance at which the adjacent inner beams (1110) are spaced apart may be equal to or greater than the size of the battery module (100).
  • the end portion of the inner beam (1110) may be in contact with the inner surface (1151) of the side pack frame (1150). More specifically, both ends of the inner beam (1110) may be in contact with the inner surface (1151) of the side frame (1150), respectively.
  • each of the plurality of battery modules (100) can be connected to a refrigerant line (500).
  • a first refrigerant line (501) can be connected to an inlet port (510) of each of the plurality of battery modules (100)
  • a second refrigerant line (502) can be connected to an outlet port (516) of each of the plurality of battery modules (100).
  • the refrigerant line (500) connecting the plurality of battery modules (100) may extend through the upper portion of the inner beam (1110).
  • the refrigerant line (500) connecting the plurality of battery modules (100) may extend through the inner beam (1110).
  • the connection structure of the refrigerant line (500) connecting the plurality of battery modules (100) is not limited to the above-described structure, and may be variously changed and modified depending on the arrangement of various components such as the plurality of battery modules (100) and the BMS (Battery Management System), BDU (Battery Disconnect Unit) arranged inside the battery pack (1000).
  • Figure 14 is a conceptual diagram illustrating the position where the expansion member is placed in the battery pack.
  • the battery pack (1000) may be connected to an external device (2000) including a coolant storage (2100) and a heat exchanger (2200).
  • a coolant storage (2100) for convenience of explanation, only components for circulating coolant are illustrated in FIG. 13, but various components may be included depending on the device to which the battery pack (1000) is mounted.
  • the refrigerant stored in the refrigerant storage (2100) passes through the heat exchanger (2200) and then circulates along the refrigerant line (500) of the battery pack (1000). Specifically, the refrigerant passing through the heat exchanger (2200) flows into the inlet port (510) of each of the plurality of battery modules (100) through the first refrigerant line (501). The refrigerant flowing into the plurality of battery modules (100) cools the battery modules (100) and then flows out through the second refrigerant line (502) through the outlet port (516) of each of the plurality of battery modules (100). The refrigerant flowing out through the second refrigerant line (502) flows back into the refrigerant storage (2100).
  • the expansion member (520) may be disposed at the inlet port (510) of each of the plurality of battery modules (100) and the outlet port (516) of each of the plurality of battery modules (100).
  • the expansion member (520) disposed at each of the inlet port (510) and the outlet port (516) of the plurality of battery modules (100) may close the inlet port (510) and the outlet port (516) when a predetermined temperature is reached, thereby blocking the inflow of high-temperature refrigerant and/or venting gas into the refrigerant line (500).
  • the venting gas generated in the battery module (100) can be prevented from being discharged into the refrigerant line (500) by the expansion member (520) disposed in the battery module (100) where the thermal runaway phenomenon occurs. Accordingly, the venting gas generated in one of the plurality of battery modules (100) can be prevented from being transmitted to an adjacent battery module (100) and/or an external device (2000) along the refrigerant line (500).
  • the battery module (100) and the battery pack (1000) including the same can be applied to various external devices (2000).
  • electric vehicles and hybrid vehicles are shown as examples of such devices, but are not limited thereto. That is, the present invention can be applied to various devices that can use the battery module and the battery pack including the same, and for example, can be applied to transportation means such as electric bicycles and/or energy storage systems (ESS), which also fall within the scope of the present invention.
  • ESS electric bicycles and/or energy storage systems

Landscapes

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Abstract

A battery module according to an embodiment of the present invention may comprise: a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a module frame which accommodates the battery cell stack; an inlet port through which a refrigerant is introduced to the inside of the module frame; an outlet port through which the refrigerant is discharged from the inside of the module frame; and expansion members which are respectively disposed at the inlet port and the outlet port and expand in volume when a predetermined temperature is reached.

Description

전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩Battery module and battery pack including same

관련 출원(들)과의 상호 인용Cross-citation with related application(s)

본 출원은 2024년 03월 06일자 한국 특허 출원 제10-2024-0032007호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.This application claims the benefit of priority to Korean Patent Application No. 10-2024-0032007, filed March 6, 2024, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉각 효율을 개선하여 냉각 성능이 향상되며, 전지 모듈 내에서 발생되는 열 폭주 현상에 의해 방출되는 벤팅 가스가 인접한 전지 모듈로 전파되는 것을 방지할 수 있는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module and a battery pack including the same, and more particularly, to a battery module and a battery pack including the same, which improve cooling efficiency to enhance cooling performance and can prevent venting gas emitted by a thermal runaway phenomenon occurring within the battery module from spreading to adjacent battery modules.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.As technological developments and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Accordingly, extensive research is being conducted on secondary batteries that can meet diverse needs.

이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.Secondary batteries are attracting much attention not only as an energy source for mobile devices such as cell phones, digital cameras, and laptops, but also as a power source for power devices such as electric bicycles, electric cars, and hybrid electric vehicles.

최근 이차 전지의 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 이차 전지 구조에 대한 필요성이 높아지면서, 다수의 이차 전지가 직렬/병렬로 연결된 전지 모듈을 집합시킨 중대형 모듈 구조의 전지 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, as the need for large-capacity secondary battery structures has increased, including the use of secondary batteries as energy storage sources, the demand for battery packs with medium- to large-sized module structures that assemble battery modules in which a number of secondary batteries are connected in series/parallel is increasing.

한편, 복수개의 전지 셀을 직렬/병렬로 연결하여 전지 팩을 구성하는 경우, 적어도 하나의 전지 셀로 이루어지는 전지 모듈을 구성하고, 적어도 하나의 전지 모듈을 이용하여 기타 구성 요소를 추가하여 전지 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.Meanwhile, when configuring a battery pack by connecting multiple battery cells in series/parallel, it is common to configure a battery module composed of at least one battery cell and configure a battery pack by adding other components using at least one battery module.

이러한 중대형 전지 모듈을 구성하는 전지 셀들은 충방전이 가능한 이차 전지로 구성되어 있으므로, 이와 같은 고출력 대용량 이차 전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 이 경우, 다수의 전지 셀로부터 나오는 열이 좁은 공간에서 합산되어 온도가 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지 셀이 적층된 전지 모듈들과 이러한 전지 모듈들이 장착된 전지 팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 충전 및 방전 시 전지 셀에서 발생하는 열을 제거하는 것이 용이하지 않다. 전지 셀의 방열이 제대로 이루어지지 않을 경우 전지 셀의 열화가 빨라지면서 수명이 짧아지게 되고, 폭발이나 발화의 가능성이 커지게 된다.The battery cells that make up these medium- to large-sized battery modules are composed of rechargeable secondary batteries. Therefore, these high-output, large-capacity secondary batteries generate a large amount of heat during the charging and discharging process. In this case, the heat from multiple battery cells accumulates in a small space, which can cause the temperature to rise rapidly and severely. In other words, battery modules with multiple battery cells stacked on top of each other and battery packs equipped with such battery modules can achieve high output, but it is difficult to remove the heat generated from the battery cells during charging and discharging. If the heat dissipation of the battery cells is not properly performed, the battery cells deteriorate quickly, shortening their lifespan and increasing the risk of explosion or fire.

더욱이, 차량용 전지 팩에 포함되는 전지 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓일 수 있다. 또한, 차량의 주행거리를 늘리기 위해 다수의 전지 모듈들을 집약적으로 배치하기 때문에 어느 하나의 전지 모듈에서 발생한 화염이나 열이 이웃한 전지 모듈로 쉽게 전파되어, 종국적으로 전지 팩 자체의 발화나 폭발로 이어질 수 있다.Moreover, battery modules included in vehicle battery packs are frequently exposed to direct sunlight and may be subjected to high-temperature conditions, such as summer or desert environments. Furthermore, because multiple battery modules are densely packed together to increase vehicle range, flames or heat generated in one battery module can easily spread to neighboring modules, ultimately leading to ignition or explosion of the battery pack itself.

또한, 전지 팩은 다수의 전지 모듈들이 조합된 구조로 이루어져 있어 무겁고, 다수의 전지를 자동차 등의 이동수단에 적재하기에 부적합하여 에너지 밀도를 향상시킬 필요가 있다.In addition, since the battery pack is composed of a structure in which multiple battery modules are combined, it is heavy and unsuitable for loading multiple batteries into a vehicle such as an automobile, so there is a need to improve the energy density.

도 1은 종래의 전지 팩을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 전지 팩에 대한 분해 사시도이다. Fig. 1 is a perspective view showing a conventional battery pack. Fig. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Fig. 1.

도 1 및 도 2를 참고하면, 종래의 전지 팩(10)은, 복수의 전지 모듈(1)이 장착되어 있는 하부 팩 프레임(11), 전지 모듈(1)의 상부에 위치하는 상부 팩 프레임(12) 및 전지 팩(10) 내에서 전지 모듈(1)이 장착되는 위치를 구획하는 내부 빔(13)을 포함한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a conventional battery pack (10) includes a lower pack frame (11) on which a plurality of battery modules (1) are mounted, an upper pack frame (12) positioned above the battery modules (1), and an internal beam (13) that defines a location where the battery modules (1) are mounted within the battery pack (10).

이와 같이, 전지 팩(10) 내에 전지 모듈(1)이 장착되는 경우, 전지 모듈(1) 사이를 구획하는 내부 빔(13)으로 인해 전지 팩(10)의 에너지 밀도가 감소하므로, 디바이스 등에서 필요한 효율을 충족시키기 위해서는 더 많은 수의 전지 팩(10)을 구비해야 한다는 문제점이 있었다. 또한, 전지 팩(10)의 무게로 인해 디바이스에 구비될 수 있는 전지 팩(10)의 개수에 한계가 있었다. 따라서, 전지 팩(10)의 경량화와 동시에 전지 팩(10)의 에너지 밀도를 높이기 위해, 더 많은 수의 전지 모듈(1)을 전지 팩(10) 내에 장착시켜야 할 필요성이 있었다. In this way, when a battery module (1) is mounted inside a battery pack (10), the energy density of the battery pack (10) decreases due to the internal beam (13) that partitions between the battery modules (1), so there was a problem that a larger number of battery packs (10) had to be equipped to meet the efficiency required in a device, etc. In addition, there was a limit to the number of battery packs (10) that could be equipped in a device due to the weight of the battery pack (10). Therefore, in order to reduce the weight of the battery pack (10) and increase the energy density of the battery pack (10) at the same time, there was a need to mount a larger number of battery modules (1) inside the battery pack (10).

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전지 팩(10)은 복수의 전지 모듈(1)이 수납된 형태이다. 따라서, 복수의 전지 모듈(1) 중 어느 하나에서 열 폭주 현상이 일어나는 경우에, 열 폭주 현상이 일어난 전지 모듈(1)에서 발생된 벤팅 가스가 다른 전지 모듈(1)로 전파되어 열 폭주 현상이 다른 전지 모듈(1)로 전파되는 것을 방지할 수 있는 구조나 방법 등이 필요한 실정이다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, a conventional battery pack (10) is configured to house a plurality of battery modules (1). Accordingly, in the event that a thermal runaway phenomenon occurs in any one of the plurality of battery modules (1), there is a need for a structure or method capable of preventing the venting gas generated in the battery module (1) in which the thermal runaway phenomenon occurred from being transmitted to other battery modules (1) and the thermal runaway phenomenon from being transmitted to other battery modules (1).

또한, 종래의 전지 모듈(1) 및 전지 팩(10)은 전지 모듈(1)에 구비된 전지 셀 적층체를 직접 냉각하고 있지 않으므로, 냉각 효율을 향상시키기 위한 보다 효과적인 방법이 필요한 실정이다.In addition, since the conventional battery module (1) and battery pack (10) do not directly cool the battery cell stack provided in the battery module (1), a more effective method for improving cooling efficiency is needed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지 모듈의 냉각 효율을 개선하여 냉각 성능이 향상되며, 전지 모듈 내에서 발생되는 열 폭주 현상에 의해 방출되는 벤팅 가스가 인접한 전지 모듈로 전파되는 것을 방지할 수 있는 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a battery module and a battery pack including the same, which can improve cooling performance by improving the cooling efficiency of the battery module and prevent venting gas emitted by a thermal runaway phenomenon occurring within the battery module from spreading to adjacent battery modules.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the problems described above and can be expanded in various ways within the scope of the technical ideas included in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 복수의 전지 셀들이 적층된 전지 셀 적층체, 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임, 상기 모듈 프레임의 내부로 냉매가 유입되는 유입 포트, 상기 모듈 프레임의 내부로부터 상기 냉매가 유출되는 유출 포트, 및 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트에 각각 배치되며 소정의 온도에 도달하면 부피가 팽창되는 팽창 부재를 포함할 수 있다.A battery module according to one embodiment of the present invention may include a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked, a module frame accommodating the battery cell stack, an inlet port through which a coolant is introduced into the interior of the module frame, an outlet port through which the coolant is discharged from the interior of the module frame, and an expansion member disposed in each of the inlet port and the outlet port and expanding in volume when a predetermined temperature is reached.

상기 모듈 프레임의 개방된 양 측을 폐쇄하고, 상기 냉매가 유입 또는 유출되기 위하여 형성되는 냉매 개구부를 포함하는 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 팽창 부재는 상기 소정의 온도에 도달하면 상기 냉매 개구부를 폐쇄하도록 팽창될 수 있다.The module frame further includes an end plate that closes both open sides and includes a refrigerant opening formed for the refrigerant to flow in or out, and the expansion member can be expanded to close the refrigerant opening when the predetermined temperature is reached.

상기 유입 포트는 상기 모듈 프레임의 양면 중 어느 하나에 배치된 엔드 플레이트에 형성되고, 상기 유출 포트는 상기 모듈 프레임의 양면 중 다른 하나에 배치된 엔드 플레이트에 형성될 수 있다.The inlet port may be formed in an end plate disposed on one of the two sides of the module frame, and the outlet port may be formed in an end plate disposed on the other of the two sides of the module frame.

상기 냉매 개구부의 상측 단부는 상기 전지 셀 적층체의 높이를 기준으로 중심부보다 위에 위치하고, 상기 냉매 개구부의 하측 단부는 상기 전지셀 적층체의 높이를 기준으로 중심부보다 아래에 위치할 수 있다.The upper end of the coolant opening may be positioned above the center based on the height of the battery cell stack, and the lower end of the coolant opening may be positioned below the center based on the height of the battery cell stack.

상기 냉매 개구부의 상기 상측 단부로부터 상기 하측 단부까지의 길이는 상기 엔드 플레이트의 상측 모서리로부터 하측 모서리까지의 길이의 0.5배 내지 0.9배 사이일 수 있다.The length from the upper end to the lower end of the refrigerant opening may be between 0.5 and 0.9 times the length from the upper edge to the lower edge of the end plate.

상기 팽창 부재는, 상기 냉매 개구부의 주변을 둘러싸도록 형성되는 본체부 및 상기 냉매가 유입 또는 유출되도록 형성되는 관통구를 포함할 수 있다.The above expansion member may include a main body formed to surround the periphery of the refrigerant opening and a through hole formed to allow the refrigerant to flow in or out.

상기 본체부는 상기 냉매 개구부로부터 멀어질수록 단면적이 감소하도록 경사지게 형성될 수 있다.The above main body portion may be formed to be inclined so that the cross-sectional area decreases as it moves away from the refrigerant opening.

상기 본체부는, 상기 냉매가 상기 팽창 부재에 침투 가능하도록 형성된 복수의 미세 홀을 포함할 수 있다.The above main body may include a plurality of micro holes formed to allow the refrigerant to penetrate the expansion member.

상기 유입 포트 및 상기 유출 포트 각각은, 상기 냉매 개구부에 대향하는 면에 하향으로 경사지도록 형성된 커버 부재를 포함하고, 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트는 상측에서 하측 방향으로 향할수록 단면적이 감소할 수 있다.Each of the above inlet port and the above outlet port includes a cover member formed to be inclined downward on a surface opposite to the refrigerant opening, and the cross-sectional area of the above inlet port and the above outlet port may decrease as they go from the upper side to the lower side.

상기 팽창 부재는 팽창 시 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트의 내부 공간을 향하여 팽창하여 상기 냉매 개구부를 폐쇄할 수 있다.The above expansion member can expand toward the inner space of the inlet port and the outlet port when expanded to close the refrigerant opening.

상기 팽창 부재는, 제1 온도에 도달하면 발포되어 부피가 팽창하는 발포 층 및 상기 발포 층의 양면에 적층되어 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 연화되는 내화학 층을 포함할 수 있다.The above-mentioned expansion member may include a foam layer that foams and expands in volume when a first temperature is reached, and a chemically resistant layer laminated on both sides of the foam layer that softens at a second temperature lower than the first temperature.

상기 내화학 층은 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도에서 열분해될 수 있다.The above chemically resistant layer can be thermally decomposed at a third temperature higher than the second temperature.

상기 제3 온도는 상기 제1 온도보다 높거나 같을 수 있다.The third temperature may be higher than or equal to the first temperature.

상기 발포 층은, 실리카겔, 발포 실리콘 패드, 폴리우레탄 폼 및 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The foam layer may include at least one of silica gel, foamed silicone pad, polyurethane foam, and polypropylene.

상기 내화학 층은, PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF 및 PTFE 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The above chemical resistant layer may include at least one of PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF and PTFE.

상기 모듈 프레임은, 내부의 가스를 배출하기 위하여 상단부에 형성되는 적어도 하나의 벤팅부를 포함할 수 있다.The above module frame may include at least one venting portion formed at the upper end to discharge gas inside.

상기 벤팅부는, 내부의 가스의 배출되도록 개방된 벤팅 홀 및 상기 모듈 프레임 내부의 압력 또는 온도가 소정의 내부 압력 또는 내부 온도 미만에서는 상기 벤팅 홀을 폐쇄하고, 상기 모듈 프레임 내부의 압력 또는 온도가 소정의 내부 압력 또는 소정의 내부 온도에 도달하면 상기 벤팅 홀을 개방하는 개방부를 포함할 수 있다.The venting portion may include a venting hole that is opened to allow internal gas to be discharged, and an opening portion that closes the venting hole when the pressure or temperature inside the module frame is below a predetermined internal pressure or temperature, and opens the venting hole when the pressure or temperature inside the module frame reaches a predetermined internal pressure or temperature.

상기 개방부는, 상기 소정의 내부 압력에 도달하면 파열되거나 상기 소정의 내부 온도에 도달하면 열분해되는 파열 부재를 포함할 수 있다. The above opening may include a rupture member that ruptures when the predetermined internal pressure is reached or thermally decomposes when the predetermined internal temperature is reached.

상기 냉매는, 절연성 냉매 또는 불연성 냉매를 포함할 수 있다.The above refrigerant may include an insulating refrigerant or a non-flammable refrigerant.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩은 전술한 실시예들에 따른 전지 모듈을 복수 개 포함하고, 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트에 각각 연결되는 냉매 라인을 포함하고, 상기 팽창 부재는 소정의 온도에 도달하면 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트를 폐쇄하여 상기 냉매 라인으로 상기 냉매가 유입되는 것을 차단할 수 있다.A battery pack according to another embodiment of the present invention includes a plurality of battery modules according to the above-described embodiments, and includes a refrigerant line connected to each of the inlet port and the outlet port, and the expansion member can block the refrigerant from flowing into the refrigerant line by closing the inlet port and the outlet port when a predetermined temperature is reached.

본 발명의 실시예들에 따른 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩은 전지 셀에 대한 냉매의 직접 냉각을 냉각 효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 에너지 밀도를 높일 수 있다.A battery module and a battery pack including the same according to embodiments of the present invention can increase cooling efficiency by directly cooling a coolant to a battery cell, thereby increasing energy density.

또한, 전지 모듈 내에서 발생되는 열 폭주 현상에 의해 방출되는 벤팅 가스가 인접한 전지 모듈로 전파되는 것을 방지할 수 있으므로, 열 폭주 현상과 같은 특정 상황이 발생하더라도 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩의 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the venting gas released by the thermal runaway phenomenon occurring within the battery module can be prevented from spreading to the adjacent battery module, the stability of the battery module and the battery pack including the same can be improved even if a specific situation such as the thermal runaway phenomenon occurs.

또한, 열 폭주 현상이 발생할 경우에 냉매에 의한 냉각 효과를 보다 길게 유지할 수 있으므로 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, since the cooling effect by the refrigerant can be maintained for a longer period of time in the event of a thermal runaway phenomenon, the stability of the battery module and the battery pack including the same can be further improved.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 전지 팩을 나타내는 사시도이다. Figure 1 is a perspective view showing a conventional battery pack.

도 2는 도 1의 전지 팩에 대한 분해 사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the battery pack of Figure 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing a battery module according to one embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다.Figure 4 is an exploded perspective view of the battery module of Figure 3.

도 5는 도 4의 전지 셀 적층체에 포함된 전지 셀들 중 하나를 나타낸 평면도이다.FIG. 5 is a plan view showing one of the battery cells included in the battery cell stack of FIG. 4.

도 6은 도 3의 전지 모듈을 yz 평면 상에서 -x축 방향을 따라 바라본 도면이다.Figure 6 is a drawing of the battery module of Figure 3 viewed along the -x-axis direction on the yz plane.

도 7은 유입 포트를 yz 평면 상에서 -x축 방향을 따라 바라본 도면이다.Figure 7 is a drawing of the inlet port viewed along the -x-axis direction on the yz plane.

도 8은 팽창 부재의 정면도이다.Figure 8 is a front view of the expansion member.

도 9의 (a)는 유입 포트 내에서 팽창 부재가 팽창하기 이전을 도시한 도면이고, (b)는 유입 포트 내에서 팽창 부재가 팽창한 이후를 도시한 도면이다.Figure 9 (a) is a drawing showing before the expansion member expands within the inlet port, and (b) is a drawing showing after the expansion member expands within the inlet port.

도 10은 팽창 부재의 단면도이다.Figure 10 is a cross-sectional view of an expansion member.

도 11은 벤팅부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 11 is a conceptual diagram for explaining the operation of the venting section.

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩의 사시도이다.FIG. 12 is a perspective view of a battery pack including a battery module according to embodiments of the present invention.

도 13은 도 12에 도시된 전지 팩의 분해 사시도이다.Figure 13 is an exploded perspective view of the battery pack illustrated in Figure 12.

도 14는 전지 팩에서 팽창 부재가 배치되는 위치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 14 is a conceptual diagram illustrating the position where the expansion member is placed in the battery pack.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for identical or similar components throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.Furthermore, the sizes and thicknesses of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to the illustrated components. In the drawings, the thicknesses are enlarged to clearly represent various layers and regions. Furthermore, in the drawings, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated for convenience of explanation.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Furthermore, when we say that a layer, membrane, region, plate, or other part is "on" or "over" another part, this includes not only cases where it is "directly on" the other part, but also cases where there are other parts in between. Conversely, when we say that a part is "directly on" another part, it means that there are no other parts in between. Furthermore, saying that a part is "on" or "over" a reference part means that it is located above or below the reference part, and does not necessarily mean that it is located "above" or "over" the direction opposite to gravity.

또한, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.Additionally, terms indicating directions such as front, back, left, right, up, and down are used, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Additionally, throughout the specification, whenever a part is said to "include" a component, this does not mean that it excludes other components, but rather that it may include other components, unless otherwise specifically stated.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.Additionally, throughout the specification, when we say "in plan", we mean when the target portion is viewed from above, and when we say "in cross section", we mean when the target portion is viewed from the side in a cross-section cut vertically.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 전지 모듈에 대한 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 전지 셀 적층체에 포함된 전지 셀들 중 하나를 나타낸 평면도이다.Fig. 3 is a perspective view illustrating a battery module according to one embodiment of the present invention. Fig. 4 is an exploded perspective view of the battery module of Fig. 3. Fig. 5 is a plan view illustrating one of the battery cells included in the battery cell stack of Fig. 4.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(100)은, 복수의 전지 셀(110)들이 적층되어 형성되는 전지 셀 적층체(120), 전지 셀 적층체(120)를 수용하는 모듈 프레임(200), 모듈 프레임(200)의 개방된 양면을 폐쇄하는 엔드 플레이트(400), 모듈 프레임(200)의 내부로 냉매가 유입되도록 모듈 프레임(200)의 양면 중 어느 하나에 배치된 엔드 플레이트(400)에 형성되는 유입 포트(510), 모듈 프레임(200)의 내부로부터 냉매가 유출되도록 모듈 프레임(200)의 양면 중 다른 하나에 배치된 엔드 플레이트(400)에 형성되는 유출 포트(516) 및 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)에 각각 배치되며 소정의 온도에 도달하면 부피가 팽창되는 팽창 부재(520)를 포함한다.Referring to FIGS. 3 to 5, a battery module (100) according to one embodiment of the present invention includes a battery cell stack (120) formed by stacking a plurality of battery cells (110), a module frame (200) accommodating the battery cell stack (120), an end plate (400) closing open sides of the module frame (200), an inlet port (510) formed in the end plate (400) arranged on one of the two sides of the module frame (200) so that a coolant can be introduced into the interior of the module frame (200), an outlet port (516) formed in the end plate (400) arranged on the other of the two sides of the module frame (200) so that a coolant can be discharged from the interior of the module frame (200), and an expansion member (520) disposed on the inlet port (510) and the outlet port (516), respectively, and expanding when a predetermined temperature is reached.

우선, 전지 셀(110)은, 일 방향 또는 양 방향으로 돌출되는 전극 리드(111)들을 갖는 전극 조립체가 파우치 케이스(114)에 수납된 형태의 파우치형 전지일 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시이며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 셀은 각형 전지일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 파우치형 전지인 전지 셀(110)을 기준으로 설명하기로 한다.First, the battery cell (110) may be a pouch-type battery in which an electrode assembly having electrode leads (111) protruding in one or both directions is housed in a pouch case (114). However, this is merely an example, and a battery cell according to another embodiment of the present invention may be a square battery. For convenience of explanation, the following description will be based on the battery cell (110) which is a pouch-type battery.

전지 셀(110)은 장방형의 시트 형상일 수 있다. 전지 셀(110)은, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치 케이스(114)에 전극 조립체를 수납한 뒤, 상기 파우치 케이스(114)의 외주변을 접착하여 형성될 수 있다. 일례로, 전지 셀(110)은 두 개의 전극 리드(111)들이 서로 대향하여 셀 본체(113)의 일 단부와 타 단부로부터 각각 돌출되어 있는 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예로써, 전지 셀(110)의 전극 리드(111)들이 모두 한 방향으로 돌출되는 구조도 가능하다. 전극 리드(111)들 중 하나는 양극 리드이고, 다른 하나는 음극 리드이다.The battery cell (110) may be in the shape of a rectangular sheet. The battery cell (110) may be formed by housing an electrode assembly in a pouch case (114) of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and then bonding the outer periphery of the pouch case (114). For example, the battery cell (110) may have a structure in which two electrode leads (111) face each other and protrude from one end and the other end of the cell body (113), respectively. As another embodiment, a structure in which all electrode leads (111) of the battery cell (110) protrude in one direction is also possible. One of the electrode leads (111) is a positive electrode lead, and the other is a negative electrode lead.

전지 셀(110)은, 파우치 케이스(114)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 파우치 케이스(114)의 주변부를 접착함으로써 제조될 수 있다. 다른 예시로서, 전지 셀(110)은 파우치 케이스(114)의 어느 한 변이 접힌 상태에서 전극 조립체가 수납되고 나머지 변들이 밀봉될 수 있다.The battery cell (110) can be manufactured by bonding the periphery of the pouch case (114) while the electrode assembly (not shown) is housed in the pouch case (114). As another example, the battery cell (110) can be housed in a state where one side of the pouch case (114) is folded and the remaining sides are sealed.

라미네이트 시트의 파우치 케이스(114)는, 밀봉을 위한 내측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 금속층 및 가장 바깥쪽의 외측 수지층을 포함할 수 있다. 파우치 케이스(114) 내부의 전극 조립체를 기준으로, 내측 수지층이 가장 안쪽에 위치하고, 외측 수지층이 가장 바깥쪽에 위치하며, 금속층이 내측 수지층과 외측 수지층 사이에 위치할 수 있다.The pouch case (114) of the laminate sheet may include an inner resin layer for sealing, a metal layer for preventing penetration of materials, and an outermost outer resin layer. Based on the electrode assembly inside the pouch case (114), the inner resin layer may be positioned at the innermost side, the outer resin layer may be positioned at the outermost side, and the metal layer may be positioned between the inner resin layer and the outer resin layer.

외측 수지층은 외부로부터 전극 조립체를 보호하기 위해 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성을 갖고 전기적 절연성을 띌 수 있다. 이러한 외측 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET) 수지 또는 나일론(nylon) 수지를 포함할 수 있다. 금속층은 공기, 습기 등이 파우치형 이차 전지 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 금속층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 내측 수지층은 전극 조립체를 내장한 상태에서 인가된 열 및/또는 압력에 의해 서로 열 융착될 수 있다. 이러한 내측 수지층은 무연신 폴리프로필렌(Casted PolyPropylene, CPP) 또는 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP)을 포함할 수 있다.The outer resin layer may have excellent tensile strength and weather resistance relative to its thickness and may exhibit electrical insulation properties to protect the electrode assembly from the outside. The outer resin layer may include polyethylene terephthalate (PET) resin or nylon resin. The metal layer may prevent air, moisture, etc. from entering the pouch-type secondary battery. The metal layer may include aluminum (Al). The inner resin layers may be thermally bonded to each other by heat and/or pressure applied while the electrode assembly is embedded. The inner resin layer may include cast polypropylene (CPP) or polypropylene (PP).

파우치 케이스(114)가 2개의 부분으로 구분되고, 상기 2개의 부분 중 적어도 하나에 전극 조립체가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부가 형성될 수 있다. 이러한 수납부의 바깥 둘레를 따라, 파우치 케이스(114)의 상기 2개의 부분들의 내측 수지층끼리 서로 접합됨으로써 파우치 케이스(114)가 밀봉되어, 파우치형 전지인 전지 셀(110)이 제조될 수 있다.A pouch case (114) may be divided into two parts, and a concave receiving portion in which an electrode assembly can be mounted may be formed in at least one of the two parts. Along the outer periphery of the receiving portion, the inner resin layers of the two parts of the pouch case (114) are bonded to each other, thereby sealing the pouch case (114), and a battery cell (110), which is a pouch-type battery, may be manufactured.

전지 셀(110)은 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 전지 셀(110)들은 상호 전기적으로 연결될 수 있도록 적층되어 전지 셀 적층체(120)를 형성한다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 전지 셀(110)들이, 셀 본체(113)의 일면끼리 마주하도록 직립한 채, y축과 평행한 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 이에 따라, 전극 리드(111)들은 전지 셀(110)들이 적층되는 방향과 수직한 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 전지 셀(110)에서 하나의 전극 리드(111)는 x축 방향을 향해 돌출될 수 있고, 다른 전극 리드(111)는 -x축 방향을 향해 돌출될 수 있다. 만일 전극 리드(111)들이 일 방향으로만 돌출된 전지 셀이라면, 전극 리드(111)들은 x축 방향 또는 -x축 방향으로 돌출된다.The battery cell (110) may be configured in multiple units, and the multiple battery cells (110) may be stacked so as to be electrically connected to each other to form a battery cell stack (120). In particular, as illustrated in FIG. 4, the multiple battery cells (110) may be stacked along a direction parallel to the y-axis while standing upright with one side of the cell body (113) facing each other. Accordingly, the electrode leads (111) may protrude in a direction perpendicular to the direction in which the battery cells (110) are stacked. That is, in the battery cell (110), one electrode lead (111) may protrude toward the x-axis direction, and the other electrode lead (111) may protrude toward the -x-axis direction. If the electrode leads (111) of the battery cell protrude only in one direction, the electrode leads (111) protrude in the x-axis direction or the -x-axis direction.

모듈 프레임(200)은 전지 셀 적층체(120) 및 이와 연결된 전장품을 외부의 물리적 충격으로부터 보호하기 위한 것일 수 있다. 전지 셀 적층체(120) 및 이와 연결된 전장품은 모듈 프레임(200)의 내부 공간에 수용될 수 있다.The module frame (200) may be intended to protect the battery cell stack (120) and electrical components connected thereto from external physical impact. The battery cell stack (120) and electrical components connected thereto may be accommodated in the internal space of the module frame (200).

모듈 프레임(200)의 구조는 다양할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈 프레임(200)의 구조는 모노 프레임의 구조일 수 있다. 여기서, 모노 프레임은 상하면(z축 방향 및 -z축 방향) 및 양 측면(y축 방향 및 -y축 방향)이 일체화된 금속 판재의 형태일 수 있다. 모노 프레임은 압출 성형으로 제조될 수 있다. The structure of the module frame (200) may vary. According to one embodiment of the present invention, the structure of the module frame (200) may be a monoframe structure. Here, the monoframe may be in the form of a metal plate in which the upper and lower surfaces (z-axis direction and -z-axis direction) and both side surfaces (y-axis direction and -y-axis direction) are integrated. The monoframe may be manufactured by extrusion molding.

다만, 모듈 프레임(200)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시예로, 모듈 프레임(200)은 U자형 프레임과 상부 플레이트가 결합된 구조일 수 있다. 이 경우, U자형 프레임은 하면 및 하면의 양 모서리로부터 상향 연장된 양 측면을 가질 수 있고, 상부 플레이트는 판상 형태일 수 있다. 이 때, U자형 프레임을 구성하는 각각의 프레임 또는 플레이트는 프레스 성형으로 제조될 수 있다. 또한, 모듈 프레임(200)의 구조는 모노 프레임 또는 U자형 프레임 외에 L형 프레임의 구조로 제공될 수도 있으며, 상술한 예에서 설명하지 않은 다양한 구조로 제공될 수도 있을 것이다. However, the structure of the module frame (200) is not limited thereto, and in another embodiment, the module frame (200) may have a structure in which a U-shaped frame and an upper plate are combined. In this case, the U-shaped frame may have a lower surface and two side surfaces extending upward from both edges of the lower surface, and the upper plate may have a plate-like shape. In this case, each frame or plate constituting the U-shaped frame may be manufactured by press forming. In addition, the structure of the module frame (200) may be provided as an L-shaped frame structure in addition to a mono-frame or a U-shaped frame, and may also be provided as various structures not described in the above-described examples.

모듈 프레임(200)은 양 측이 개방된 형태일 수 있다. 보다 구체적으로, 모듈 프레임(200)은 전지 셀(110)의 길이 방향을 따라 개방된 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 전지 셀 적층체(120)의 전면 및 후면은 모듈 프레임(200)에 의해 가려지지 않을 수 있다. 전지 셀 적층체(120)의 전면 및 후면은 버스바 조립체(300) 및 엔드 플레이트(400) 등에 의해 가려질 수 있으며, 이를 통해 전지 셀 적층체(120)의 전면 및 후면은 외부의 물리적 충격 등으로부터 보호될 수 있을 것이다.The module frame (200) may be open on both sides. More specifically, the module frame (200) may be provided in an open form along the longitudinal direction of the battery cell (110). In this case, the front and rear sides of the battery cell stack (120) may not be covered by the module frame (200). The front and rear sides of the battery cell stack (120) may be covered by the bus bar assembly (300) and the end plate (400), and through this, the front and rear sides of the battery cell stack (120) may be protected from external physical impacts, etc.

전지 모듈(100)은, 전지 셀 적층체(120)의 일측과 타측 각각에 위치하는 버스바 조립체(300)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 전지 셀 적층체(120)에 포함된 전지 셀(110)들의 전극 리드(111)가 돌출되는 양 방향에 각각 버스바 조립체(300)가 위치할 수 있다. 버스바 조립체(300)는 전지 셀 적층체(120)를 구성하는 전지 셀(110)들을 직렬 또는 병렬로 전기적 연결할 수 있다. 버스바 조립체(300)는 각각 버스바 프레임(310), 버스바(320) 및 터미널 버스바를 포함할 수 있다.The battery module (100) may include a busbar assembly (300) positioned on each of one side and the other side of the battery cell stack (120). Specifically, the busbar assembly (300) may be positioned on each of the two directions in which the electrode leads (111) of the battery cells (110) included in the battery cell stack (120) protrude. The busbar assembly (300) may electrically connect the battery cells (110) constituting the battery cell stack (120) in series or in parallel. The busbar assembly (300) may each include a busbar frame (310), a busbar (320), and a terminal busbar.

버스바 프레임(310)은 전지 셀 적층체(120)의 일면 상에 위치하여, 전지 셀 적층체(120)의 일면을 커버함과 동시에 전지 셀 적층체(120)와 외부 기기와의 연결을 안내하기 위한 것일 수 있다. 버스바 프레임(310)은 전지 셀 적층체(120)의 전면(x축 방향) 및 후면(-x축 방향) 상에 위치할 수 있다. The busbar frame (310) may be positioned on one side of the battery cell stack (120) to cover one side of the battery cell stack (120) and simultaneously guide the connection between the battery cell stack (120) and an external device. The busbar frame (310) may be positioned on the front (x-axis direction) and the rear (-x-axis direction) of the battery cell stack (120).

버스바 프레임(310)에는 버스바(320)가 장착될 수 있다. 구체적으로, 버스바 프레임(310)의 내면은 전지 셀 적층체(120)의 전면(x축 방향) 및 후면(-x축 방향)과 연결되고, 버스바 프레임(310)의 외면은 버스바(320)와 연결될 수 있다.A busbar (320) may be mounted on the busbar frame (310). Specifically, the inner surface of the busbar frame (310) may be connected to the front (x-axis direction) and the rear surface (-x-axis direction) of the battery cell stack (120), and the outer surface of the busbar frame (310) may be connected to the busbar (320).

버스바 프레임(310)은 전기적으로 절연인 소재를 포함할 수 있다. 버스바 프레임(310)은, 버스바(320)가 전극 리드(미도시)와 접합된 부분 외에 전지 셀(110)들의 다른 부분과 접촉하는 것을 제한할 수 있으며, 전기적 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.The busbar frame (310) may include an electrically insulating material. The busbar frame (310) may limit contact between the busbar (320) and other parts of the battery cells (110) other than the part where the busbar is connected to the electrode lead (not shown), thereby preventing electrical short circuits from occurring.

버스바(320)는 버스바 프레임(310)의 일면 상에 장착되고, 전지 셀 적층체(120) 또는 전지 셀(110)들과 외부 기기 회로를 전기적으로 연결하기 위한 것일 수 있다. 버스바(320)는 버스바 프레임(310) 상에 위치하고, 이러한 버스바 조립체(300)는 도 4의 및 엔드 플레이트(500)에 의해 커버되므로, 외부의 충격 등으로부터 보호될 수 있고, 외부의 수분 등에 의한 전지의 내구성 저하가 최소화될 수 있다.The bus bar (320) is mounted on one side of the bus bar frame (310) and may be used to electrically connect the battery cell stack (120) or battery cells (110) and an external device circuit. The bus bar (320) is positioned on the bus bar frame (310), and the bus bar assembly (300) is covered by the end plate (500) of FIG. 4, so that it can be protected from external impacts, etc., and the deterioration of the battery's durability due to external moisture, etc. can be minimized.

버스바(320)는 전지 셀(110)의 전극 리드를 통해 전지 셀 적층체(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 전지 셀(110)의 전극 리드(111)는 버스바 프레임(310)에 형성된 슬릿을 통과한 후 구부러져 버스바(320)와 연결될 수 있다. 버스바(320)에 의해 전지 셀 적층체(120)를 구성하는 전지 셀(110)들이 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 전극 리드(111)와 버스바(320) 간의 연결 방식에 특별한 제한은 없고, 일례로 용접 접합이 적용될 수 있다. The bus bar (320) can be electrically connected to the battery cell stack (120) through the electrode leads of the battery cells (110). Specifically, the electrode leads (111) of the battery cells (110) can be bent after passing through slits formed in the bus bar frame (310) and connected to the bus bar (320). The battery cells (110) constituting the battery cell stack (120) can be connected in series or in parallel by the bus bar (320). There is no particular limitation on the connection method between the electrode leads (111) and the bus bar (320), and for example, welding may be applied.

한편, 도 3 및 도 4에서 도시되지 않았으나, 전지 모듈(100)은 터미널 버스바를 구비할 수 있다. 터미널 버스바는 제1 터미널 버스바 및 제2 터미널 버스바를 포함할 수 있고, 제1 터미널 버스바와 제2 터미널 버스바는 극성이 서로 다를 수 있다. Meanwhile, although not shown in FIGS. 3 and 4, the battery module (100) may be provided with a terminal bus bar. The terminal bus bar may include a first terminal bus bar and a second terminal bus bar, and the first terminal bus bar and the second terminal bus bar may have different polarities.

터미널 버스바는 버스바(320) 또는 전극 리드와 전기적으로 연결되어, 하나의 전지 모듈(100)을 다른 전지 모듈(100)과 전기적으로 연결하기 위한 것일 수 있다. 제1 터미널 버스바와 제2 터미널 버스바는, 하나의 전지 모듈(100)을 외부의 다른 전지 모듈(100)과 연결하기 위해, 터미널 버스바의 적어도 일부는 엔드 플레이트(400)의 외부로 노출될 수 있으며, 엔드 플레이트(400)에는 이를 위한 터미널 버스바 개구부(미도시)가 구비될 수 있다. 터미널 버스바는 터미널 버스바 개구부를 통해 노출된 부분을 통해 다른 전지 모듈(100)이나 BDU(Battery Disconnect Unit)와 연결될 수 있으며, 이들과 HV(High voltage) 연결을 형성할 수 있다.The terminal bus bar may be electrically connected to the bus bar (320) or the electrode lead to electrically connect one battery module (100) to another battery module (100). At least a portion of the terminal bus bar may be exposed to the outside of the end plate (400) to connect one battery module (100) to another external battery module (100), and the end plate (400) may be provided with a terminal bus bar opening (not shown) for this purpose. The terminal bus bar may be connected to another battery module (100) or a BDU (Battery Disconnect Unit) through a portion exposed through the terminal bus bar opening, and may form an HV (High voltage) connection with them.

엔드 플레이트(400)는 모듈 프레임(200)의 개방된 양 측(x축 방향 및 -x축 방향)에 위치하여 모듈 프레임(200)의 개방된 양 측을 폐쇄함으로써 전지 셀 적층체(120)를 커버하도록 형성될 수 있다. 이러한 엔드 플레이트(400)는 외부의 충격으로부터 전지 셀 적층체(120) 및 기타 전장품을 물리적으로 보호할 수 있다.The end plate (400) can be formed to cover the battery cell stack (120) by positioning it on both open sides (in the x-axis direction and the -x-axis direction) of the module frame (200) and closing the open sides of the module frame (200). This end plate (400) can physically protect the battery cell stack (120) and other electrical components from external impact.

엔드 플레이트(400)는 냉매가 유입 또는 유출되기 위하여 형성되는 냉매 개구부(410)를 포함할 수 있다. 냉매 개구부(410)는 엔드 플레이트(400)에 구비되는 개구부로서, 엔드 플레이트(400)를 관통하는 홀이다. 이에 따라 엔드 플레이트(510)가 장착되어도 냉매는 냉매 개구부(410)를 통하여 모듈 프레임(200)의 외부에서 내부로 유입되거나 모듈 프레임(200)의 내부에서 외부로 유출될 수 있다. 냉매 개구부(410)는 후술하는 유입 포트(510) 또는 유출 포트(516)에 의해 커버되어 제1 냉매 라인(501) 또는 제2 냉매 라인(502)에 각각 연결될 수 있다.The end plate (400) may include a refrigerant opening (410) formed for the introduction or discharge of refrigerant. The refrigerant opening (410) is an opening provided in the end plate (400) and is a hole penetrating the end plate (400). Accordingly, even when the end plate (510) is mounted, the refrigerant may be introduced from the outside to the inside of the module frame (200) or may be discharged from the inside to the outside of the module frame (200) through the refrigerant opening (410). The refrigerant opening (410) may be covered by an inlet port (510) or an outlet port (516) described below and may be connected to a first refrigerant line (501) or a second refrigerant line (502), respectively.

냉매 개구부(410)는 상하 방향(z축 방향 및 -z축 방향)으로 연장하도록 형성되는 홀일 수 있다. 냉매 개구부(410)의 상측 단부는 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 위에 위치할 수 있다. 냉매 개구부(410)의 하측 단부는 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 아래에 위치할 수 있다. 구체적으로, 냉매 개구부(410)의 중심부로부터 냉매 개구부(410)의 상측 단부까지의 길이는 엔드 플레이트(400)의 상측 모서리로부터 냉매 개구부(410)의 상측 단부까지의 길이보다 크거나 같을 수 있다. 또한, 냉매 개구부(410)의 중심부로부터 냉매 개구부(410)의 하측 단부까지의 길이는 엔드 플레이트(400)의 하측 모서리로부터 냉매 개구부(410)의 하측 단부까지의 길이보다 크거나 같을 수 있다. 보다 구체적으로, 냉매 개구부(410)의 상측 단부로부터 하측 단부까지의 길이는 엔드 플레이트(400)의 상측 모서리로부터 하측 모서리까지의 길이의 0.5배 내지 0.9배 사이의 길이일 수 있다.The coolant opening (410) may be a hole formed to extend in the vertical direction (z-axis direction and -z-axis direction). The upper end of the coolant opening (410) may be located above the center with respect to the height of the battery cell stack (120). The lower end of the coolant opening (410) may be located below the center with respect to the height of the battery cell stack (120). Specifically, the length from the center of the coolant opening (410) to the upper end of the coolant opening (410) may be greater than or equal to the length from the upper edge of the end plate (400) to the upper end of the coolant opening (410). Additionally, the length from the center of the refrigerant opening (410) to the lower end of the refrigerant opening (410) may be greater than or equal to the length from the lower edge of the end plate (400) to the lower end of the refrigerant opening (410). More specifically, the length from the upper end of the refrigerant opening (410) to the lower end may be between 0.5 and 0.9 times the length from the upper edge of the end plate (400) to the lower edge.

상기 냉매는, 모듈 프레임(200) 내부로 직접 유입될 수 있다. 상기 냉매가 모듈 프레임(200)의 내부로 유입됨에 따라 모듈 프레임(200)에 수용된 전지 셀 적층체(120), 버스바 조립체(300) 또는 기타 전장품들과 직접적으로 접촉하면서, 이들로부터 발생된 열을 전달받을 수 있다. 다만, 상술한 바에 의해 상기 냉매는 모듈 프레임(200)에 수용된 구성요소와 직접적으로 접촉하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 냉매는 모듈 프레임(200)에 수용된 구성요소와 간접적으로 접촉할 수도 있다. 예를 들어, 상기 냉매는 모듈 프레임(200)의 내부에 형성된 냉매 유로를 따라 모듈 프레임(200)의 내부를 유동하면서 모듈 프레임(200)에 수용된 구성요소를 냉각할 수 있다.The above-described refrigerant may be directly introduced into the module frame (200). As the refrigerant is introduced into the module frame (200), it may directly contact the battery cell stack (120), busbar assembly (300), or other electrical components accommodated in the module frame (200), thereby receiving heat generated therefrom. However, as described above, the refrigerant is not limited to directly contacting the components accommodated in the module frame (200). That is, the refrigerant may also indirectly contact the components accommodated in the module frame (200). For example, the refrigerant may cool the components accommodated in the module frame (200) by flowing inside the module frame (200) along the refrigerant path formed inside the module frame (200).

상기 냉매는 유체일 수 있다. 상기 냉매는 전지 모듈(100) 내에서 전지 셀 적층체(120), 버스바 조립체(300) 또는 기타 전장품들과 직접적으로 접촉될 수 있으므로, 전기적으로 절연되어야 할 필요가 있다. 따라서, 상기 냉매는 절연성 냉매일 수 있다. 일 예시로서, 상기 냉매는 절연유일 수 있다. 다만, 상기 냉매의 종류는 상술한 바에 의해 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전지 모듈(100) 내에서 고온의 환경에 노출되어도 착화되지 않아야 할 필요가 있으므로, 상기 냉매는 불연성 냉매일 수 있다.The above refrigerant may be a fluid. Since the refrigerant may come into direct contact with the battery cell stack (120), busbar assembly (300), or other electrical components within the battery module (100), it must be electrically insulated. Accordingly, the refrigerant may be an insulating refrigerant. As an example, the refrigerant may be an insulating oil. However, the type of the refrigerant is not limited by the above. For example, since it is necessary that the refrigerant not ignite even when exposed to a high-temperature environment within the battery module (100), the refrigerant may be a non-flammable refrigerant.

즉, 본 실시예의 경우, 냉매가 전지 모듈(100) 내에서 발열하는 전지 셀 적층체(120), 버스바 조립체(300) 및 기타 전장품들에 직접적으로 접촉하여 열을 전달받으면서, 직접적으로 이들을 냉각할 수 있다. 따라서, 종래의 전지 모듈에서 히트 싱크 등을 이용해 간접적으로 전지 모듈을 냉각하는 것에 비해, 본 발명의 실시예들에 따른 전지 모듈(100)은 직접 냉각을 통해 냉각 효율이 향상될 수 있고, 이로 인해 전지의 수명이 연장될 수 있다.That is, in the case of the present embodiment, the refrigerant can directly cool the battery cell stack (120), busbar assembly (300), and other electrical components that generate heat within the battery module (100) by directly contacting them and receiving heat from them. Therefore, compared to indirectly cooling the battery module using a heat sink or the like in a conventional battery module, the battery module (100) according to the embodiments of the present invention can have improved cooling efficiency through direct cooling, thereby extending the life of the battery.

한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 전지 모듈(100)은 실링 조립체를 더 포함할 수 있다. 실링 조립체는 모듈 프레임(200)의 개방된 양 측에 위치하여 전지 셀 적층체(120)를 커버하도록 형성될 수 있다. 즉, 실링 조립체는 엔드 플레이트(400)와 전지 셀 적층체(120)의 사이에 배치되어, 모듈 프레임(200)의 개방된 양 측을 외부 환경과 분리할 수 있다. 구체적으로, 실링 조립체는 모듈 프레임(200) 내부로 냉매가 주입되는 경우, 상기 냉매가 외부로 누액되지 않도록 밀봉하는 역할을 수행할 수 있다.Meanwhile, although not shown in FIG. 4, the battery module (100) may further include a sealing assembly. The sealing assembly may be formed to cover the battery cell stack (120) by being positioned on both open sides of the module frame (200). That is, the sealing assembly may be positioned between the end plate (400) and the battery cell stack (120), thereby isolating the open sides of the module frame (200) from the external environment. Specifically, the sealing assembly may serve to seal the coolant so that it does not leak to the outside when the coolant is injected into the module frame (200).

도 6은 도 3의 전지 모듈을 yz 평면 상에서 -x축 방향을 따라 바라본 도면이다. 도 7은 유입 포트를 yz 평면 상에서 -x축 방향을 따라 바라본 도면이다. 도 8은 팽창 부재의 정면도이다. 도 9의 (a)는 유입 포트 내에서 팽창 부재가 팽창하기 이전을 도시한 도면이고, (b)는 유입 포트 내에서 팽창 부재가 팽창한 이후를 도시한 도면이다.Fig. 6 is a drawing of the battery module of Fig. 3 viewed along the -x-axis direction on the yz plane. Fig. 7 is a drawing of the inlet port viewed along the -x-axis direction on the yz plane. Fig. 8 is a front view of the expansion member. Fig. 9 (a) is a drawing showing the expansion member before expansion within the inlet port, and (b) is a drawing showing the expansion member after expansion within the inlet port.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 전지 모듈(100)은, 모듈 프레임(200)의 내부로 냉매를 순환시키기 위한 유입 포트(510)와 유출 포트(516) 및 유입 포트(510)와 유출 포트(516)의 내부에 각각 배치되는 팽창 부재(520)를 포함한다. 유입 포트(510)는 모듈 프레임(200)의 내부로 냉매가 유입되도록 모듈 프레임(200)의 양면 중 어느 하나에 배치된 엔드 플레이트(400)에 형성될 수 있으며, 유출 포트(516)는 모듈 프레임(200)의 내부로부터 냉매가 유출되도록 모듈 프레임(200)의 양면 중 다른 하나에 배치된 엔드 플레이트(400)에 형성될 수 있다. 한편, 팽창 부재(520)에 관한 상세한 설명은 후술하기로 한다.Referring to FIGS. 6 to 9, the battery module (100) includes an inlet port (510) and an outlet port (516) for circulating a coolant into the interior of the module frame (200), and an expansion member (520) disposed inside each of the inlet port (510) and the outlet port (516). The inlet port (510) may be formed in an end plate (400) disposed on one of both surfaces of the module frame (200) so that the coolant may be introduced into the interior of the module frame (200), and the outlet port (516) may be formed in an end plate (400) disposed on the other of both surfaces of the module frame (200) so that the coolant may be discharged from the interior of the module frame (200). Meanwhile, a detailed description of the expansion member (520) will be described later.

상기 냉매는 유입 포트(510)와 유출 포트(516)에 각각 연결된 냉매 라인(500)을 통해 순환한다. 보다 구체적으로 상기 냉매는 후술하는 냉매 저장소(2100)로부터 열교환기(2200)를 거쳐 냉매 라인(500)을 통해 이동한 후, 유입 포트(510)를 통해 모듈 프레임(200) 내부로 유입되고, 유출 포트(516)를 통해 모듈 프레임(200)의 외부로 유출된 후 냉매 라인(500)을 통해 냉매 저장소(2100)로 회수된다. 한편, 유출 포트(516)는 유입 포트(510)와 동일한 형상 및 구조를 구비하고 있으므로, 도 6 및 도 7에서는 유출 포트(516)에 관한 도시를 생략하였으며, 이하에서는 유입 포트(510)와 동일하거나 상응하는 내용에 관한 기재는 생략하기로 한다.The above refrigerant circulates through a refrigerant line (500) connected to an inlet port (510) and an outlet port (516), respectively. More specifically, the refrigerant moves from a refrigerant storage (2100) described below through a heat exchanger (2200) and the refrigerant line (500), then flows into the module frame (200) through the inlet port (510), flows out of the module frame (200) through the outlet port (516), and then is returned to the refrigerant storage (2100) through the refrigerant line (500). Meanwhile, since the outlet port (516) has the same shape and structure as the inlet port (510), the illustration of the outlet port (516) is omitted in FIGS. 6 and 7, and the description of the same or corresponding content as the inlet port (510) will be omitted below.

냉매 라인(500)은 유입 포트(510)와 연결된 제1 냉매 라인(501) 및 유출 포트(516)와 연결된 제2 냉매 라인(502)을 포함한다. 냉매 라인(500)은 냉매가 유동할 수 있도록 강성을 가진 파이프 형상의 부재일 수 있다.The refrigerant line (500) includes a first refrigerant line (501) connected to an inlet port (510) and a second refrigerant line (502) connected to an outlet port (516). The refrigerant line (500) may be a rigid pipe-shaped member that allows the refrigerant to flow.

유입 포트(510)는 냉매 개구부(410)를 커버하기 위하여 냉매 개구부(410)에 대응되는 형상일 수 있다. 전술한 바와 같이, 냉매 개구부(410)는 상하 방향으로 연장하는 홀이므로, 유입 포트(510) 또한 상하 방향으로 연장하는 형태일 수 있다. 또한, 유입 포트(510)는 엔드 플레이트(400)의 냉매 개구부(410)를 커버하기 위한 커버 부재(511)를 포함할 수 있다. 커버 부재(511)는 냉매 개구부(410)에 대향하는 면에 하향으로 경사지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 유입 포트(510)는 상측에서 하측 방향(-z축 방향)으로 향할수록 단면적이 감소할 수 있다.The inlet port (510) may have a shape corresponding to the refrigerant opening (410) in order to cover the refrigerant opening (410). As described above, since the refrigerant opening (410) is a hole extending in the vertical direction, the inlet port (510) may also have a shape extending in the vertical direction. In addition, the inlet port (510) may include a cover member (511) for covering the refrigerant opening (410) of the end plate (400). The cover member (511) may be formed to be inclined downward on a surface facing the refrigerant opening (410). Accordingly, the cross-sectional area of the inlet port (510) may decrease from the upper side to the lower side (-z-axis direction).

앞서 설명한 냉매 개구부(410)가 상하로 연장하는 형상과 위치를 종합해보면, 유입 포트(510)와 연결되는 냉매 개구부(410)는 하측 단부가 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 아래에 위치할 수 있다. 즉, 유입 포트(510)와 연결되는 냉매 개구부(410)의 하측 단부는 엔드 플레이트(400)의 하측 모서리에 가깝게 위치할 수 있다. 또한, 유출 포트(516)와 연결되는 냉매 개구부(410)는 상측 단부가 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 위에 위치할 수 있다. 즉, 유출 포트(516)와 연결되는 냉매 개구부(410)의 상측 단부는 엔드 플레이트(400)의 상측 모서리에 가깝게 위치할 수 있다.Considering the shape and position of the coolant opening (410) extending vertically as described above, the coolant opening (410) connected to the inlet port (510) may have a lower end positioned lower than the center based on the height of the battery cell stack (120). That is, the lower end of the coolant opening (410) connected to the inlet port (510) may be positioned close to the lower edge of the end plate (400). In addition, the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) may have an upper end positioned higher than the center based on the height of the battery cell stack (120). That is, the upper end of the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) may be positioned close to the upper edge of the end plate (400).

만일, 유입 포트(510)와 연결된 냉매 개구부(410)의 하측 단부가 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 위에 위치할 경우, 냉매가 높은 위치에서 떨어지듯이 전지 모듈(100)의 내부로 유입되기 때문에 냉매의 내부에 기포가 발생할 가능성이 있다. 이러한 기포는 냉각 효과를 저해하는 요인이 된다.If the lower end of the refrigerant opening (410) connected to the inlet port (510) is located above the center based on the height of the battery cell stack (120), there is a possibility that bubbles will form inside the refrigerant because the refrigerant will flow into the inside of the battery module (100) as if it were falling from a high position. Such bubbles will hinder the cooling effect.

또한, 유출 포트(516)와 연결된 냉매 개구부(410)의 상측 단부가 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 아래에 위치할 경우, 전지 모듈(100)의 내부로 유입된 냉매가 유출 포트(516)의 높이까지만 채워지고 외부로 빠져나가기 때문에 전지 모듈(100)의 내부가 충분한 양의 냉매로 채워지지 못하여 냉각 성능이 저하될 수 있다. In addition, if the upper end of the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) is located lower than the center based on the height of the battery cell stack (120), the coolant flowing into the inside of the battery module (100) is filled only up to the height of the outlet port (516) and then escapes to the outside, so the inside of the battery module (100) is not filled with a sufficient amount of coolant, which may result in a decrease in cooling performance.

유입 포트(510)와 연결되는 냉매 개구부(410)는 하측 단부가 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 아래에 위치하고, 유출 포트(516)와 연결되는 냉매 개구부(410)는 상측 단부가 전지 셀 적층체(120)의 높이를 기준으로 중심부보다 위에 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the coolant opening (410) connected to the inlet port (510) has a lower end positioned lower than the center based on the height of the battery cell stack (120), and that the coolant opening (410) connected to the outlet port (516) has an upper end positioned higher than the center based on the height of the battery cell stack (120).

또한, 유입 포트(510)와 연결되는 냉매 개구부(410)는 상하 방향으로 연장하고 있으므로, 유입 포트(510)를 통해 모듈 프레임(200) 내부로 유입되는 냉매는 전지 셀 적층체(120)와 전체적으로 접촉할 수 있다. 마찬가지로, 전지 셀 적층체(120)와 전체적으로 접촉한 상태의 냉매는 유출 포트(516)를 통해 모듈 프레임(200) 외부로 유출될 수 있다. 따라서, 냉매가 모듈 프레임(200) 내에서 정체되는 부분 없이 유동할 수 있으므로, 냉각 성능이 향상될 수 있다.In addition, since the refrigerant opening (410) connected to the inlet port (510) extends in the vertical direction, the refrigerant flowing into the module frame (200) through the inlet port (510) can come into contact with the battery cell stack (120) as a whole. Similarly, the refrigerant in contact with the battery cell stack (120) as a whole can flow out of the module frame (200) through the outlet port (516). Therefore, since the refrigerant can flow without stagnating within the module frame (200), the cooling performance can be improved.

또한, 제1 냉매 라인(501)으로부터 유입되는 냉매는 제1 냉매 라인(501)과 냉매 개구부(410) 사이에서 경사진 커버 부재(511)를 따라 유동할 수 있다. 따라서, 냉매의 유동 방향이 급격하게 변하지 않으면서 전지 모듈(100)의 내부로 유입될 수 있기 때문에 냉매의 내부에 기포가 발생할 가능성을 감소시킬 수 있다.In addition, the refrigerant flowing in from the first refrigerant line (501) can flow along the inclined cover member (511) between the first refrigerant line (501) and the refrigerant opening (410). Therefore, since the refrigerant can flow into the interior of the battery module (100) without the flow direction of the refrigerant changing abruptly, the possibility of bubbles forming inside the refrigerant can be reduced.

또한, 유입 포트(510)는 제1 냉매 라인(501)으로부터 냉매 개구부(410)를 향할수록 단면적이 증가하기 때문에, 제1 냉매 라인(501)으로부터 유입되는 냉매는 유입 포트(510)의 내부에서 유속이 감소하게 된다. 따라서, 냉매가 모듈 프레임(200)의 내부로 유입되어 전지 셀 적층체(120)와 접촉하기 이전에 유속이 미리 감소되기 때문에, 모듈 프레임(200)의 내부에서 급격한 유속 변화를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 급격한 유속 변화로 인해 냉매의 내부에 기포가 발생할 가능성을 감소시킬 수 있으며, 냉매가 전지 셀 적층체(120)와 접촉하는 시간을 증가시킬 수 있으므로, 냉각 성능이 향상될 수 있다.In addition, since the cross-sectional area of the inlet port (510) increases as it moves from the first refrigerant line (501) toward the refrigerant opening (410), the refrigerant flowing in from the first refrigerant line (501) has a reduced flow rate inside the inlet port (510). Therefore, since the flow rate of the refrigerant is reduced in advance before it flows into the interior of the module frame (200) and comes into contact with the battery cell stack (120), a rapid change in flow rate inside the module frame (200) can be reduced. Accordingly, the possibility of bubbles forming inside the refrigerant due to a rapid change in flow rate can be reduced, and the time that the refrigerant comes into contact with the battery cell stack (120) can be increased, so that the cooling performance can be improved.

팽창 부재(520)는 소정의 온도에 도달하면 부피가 팽창하는 부재이다. 만약, 전지 셀(110)들의 열폭주(thermal runaway) 현상이 발생할 경우에 전지 모듈(100) 내부에 고온의 벤팅 가스가 발생할 수 있으며, 이와 동시에, 전지 모듈(100) 내부의 냉매의 온도 또한 상승할 수 있다. 팽창 부재(520)는 소정의 온도에 도달하면 냉매 개구부(410)를 폐쇄하도록 부피가 팽창될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 9의 (a)와 같이 팽창 부재(520)는 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)의 내부에 각각 배치될 수 있다. 만약, 팽창 부재(520)가 소정의 온도에 도달하면, 도 9의 (b)와 같이, 팽창 부재(520)는 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)의 내부 공간을 향하여 부피가 팽창하여 냉매 개구부(410)를 폐쇄할 수 있다.The expansion member (520) is a member that expands in volume when a predetermined temperature is reached. If a thermal runaway phenomenon of the battery cells (110) occurs, high-temperature venting gas may be generated inside the battery module (100), and at the same time, the temperature of the coolant inside the battery module (100) may also rise. The expansion member (520) may expand in volume to close the coolant opening (410) when the predetermined temperature is reached. More specifically, as shown in (a) of FIG. 9, the expansion member (520) may be respectively disposed inside the inlet port (510) and the outlet port (516). If the expansion member (520) reaches a predetermined temperature, as shown in (b) of FIG. 9, the expansion member (520) may expand in volume toward the inner space of the inlet port (510) and the outlet port (516) to close the coolant opening (410).

다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 팽창 부재(520)는 냉매 개구부(410)의 주변을 둘러싸도록 형성되는 본체부(521) 및 냉매가 유입 또는 유출되도록 형성되는 관통구(522)를 포함할 수 있다. 일반적인 환경에서 냉매는 팽창 부재(520)의 관통구(522)를 통하여 모듈 프레임(200)의 내부로 유입되거나 모듈 프레임(200)으로부터 유출될 수 있다.Referring again to FIGS. 7 and 8, the expansion member (520) may include a main body (521) formed to surround the periphery of the refrigerant opening (410) and a through hole (522) formed to allow refrigerant to flow in or out. In a typical environment, the refrigerant may flow into the interior of the module frame (200) or flow out from the module frame (200) through the through hole (522) of the expansion member (520).

팽창 부재(520)가 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)의 내부에 각각 배치될 때, 본체부(521)는 냉매 개구부(410)로부터 멀어질수록 단면적이 감소하도록 경사지게 형성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 팽창 부재(520)의 본체부(521)는 냉매 개구부(410)로부터 돌출된 상태로 경사지게 형성되기 때문에, 팽창 부재(520)가 전지 모듈(100) 내부에서 발생되는 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스와 접촉할 때, 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)의 커버 부재(511)를 향하여 부피가 팽창할 수 있다. 즉, 팽창 부재(520)의 팽창 방향이 가이드되기 때문에 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)를 효과적으로 폐쇄할 수 있다.When the expansion member (520) is respectively disposed inside the inlet port (510) and the outlet port (516), the main body (521) may be formed to be inclined so that the cross-sectional area decreases as it gets farther away from the refrigerant opening (410). As illustrated in FIG. 7, since the main body (521) of the expansion member (520) is formed to be inclined so as to protrude from the refrigerant opening (410), when the expansion member (520) comes into contact with the high-temperature refrigerant and/or venting gas generated inside the battery module (100), the volume may expand toward the cover member (511) of the inlet port (510) and the outlet port (516). That is, since the expansion direction of the expansion member (520) is guided, the inlet port (510) and the outlet port (516) can be effectively closed.

또한, 본체부(521)는 냉매가 팽창 부재(520)에 침투 가능하도록 형성된 복수의 미세 홀(523)을 포함할 수 있다. 복수의 미세 홀(523)에 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스가 미세 홀(523)로 침투되기 때문에, 후술하는 팽창 부재(520)의 발포 층(526)에 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스의 침투가 용이하게 될 수 있다. 이에 따라 팽창 부재(520)의 특정 부위에서만 부피 팽창이 발생하는 것이 아니라, 팽창 부재(520) 전체에서 부피 팽창이 원활하게 발생할 수 있다. 한편, 본체부(521)의 면적 당 복수의 미세 홀(523)이 형성되는 개수는 필요에 따라 다양하게 변경 및 변형이 가능하다.In addition, the main body (521) may include a plurality of micro holes (523) formed to allow the refrigerant to penetrate the expansion member (520). Since the high-temperature refrigerant and/or venting gas penetrates the micro holes (523) of the plurality of micro holes (523), the high-temperature refrigerant and/or venting gas can easily penetrate the foam layer (526) of the expansion member (520) described later. Accordingly, the volume expansion can smoothly occur throughout the entire expansion member (520), rather than only in a specific portion of the expansion member (520). Meanwhile, the number of the plurality of micro holes (523) formed per area of the main body (521) can be variously changed and modified as needed.

도 10은 팽창 부재의 단면도이다.Figure 10 is a cross-sectional view of an expansion member.

도 10을 참조하면, 팽창 부재(520)는 소정의 온도에 도달하면 발포되어 부피가 팽창하는 발포 층(526), 발포 층(526)의 양면에 적층되는 내화학 층(527) 및 발포 층(526)과 내화학 층(527) 사이에 도포되어 내화학 층(527)을 발포 층(526)에 접착시키는 접착층(528)을 포함한다.Referring to FIG. 10, the expansion member (520) includes a foam layer (526) that expands in volume by foaming when a predetermined temperature is reached, a chemical-resistant layer (527) laminated on both sides of the foam layer (526), and an adhesive layer (528) applied between the foam layer (526) and the chemical-resistant layer (527) to adhere the chemical-resistant layer (527) to the foam layer (526).

발포 층(526)은 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스가 접촉될 경우에 발포되어 부피가 팽창하는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 발포 층(526)은 발포 고분자류에 해당하는 물질들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 실리카겔, 발포 실리콘 패드, 폴리우레탄 폼 및 폴리프로필렌 등 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The foam layer (526) may be formed of a material that foams and expands in volume when contacted with a high-temperature refrigerant and/or venting gas. For example, the foam layer (526) may include materials corresponding to foamed polymers, such as at least one of silica gel, foamed silicone pad, polyurethane foam, and polypropylene.

도 10에 도시된 바와 같이, 내화학 층(527)은 일반적인 동작 환경에서 발포 층(526)이 냉매(600)와 접촉하는 것을 방지한다. 이에 따라, 발포 층(526)이 냉매(600)를 흡수하는 것을 방지할 수 있으며, 냉매(600)와 화학 반응을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 내화학 층(527)은 PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF 및 PTFE 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 10, the chemical resistant layer (527) prevents the foam layer (526) from contacting the refrigerant (600) in a normal operating environment. Accordingly, the foam layer (526) can be prevented from absorbing the refrigerant (600) and from causing a chemical reaction with the refrigerant (600). For example, the chemical resistant layer (527) can include at least one of PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF, and PTFE.

한편, 발포 층(526) 및 내화학 층(527)의 소재는 상술한 바에 의해 제한되는 것은 아니며, 고온 내구성 및 내화학성을 구비하는 다양한 발포 소재를 포함할 수 있다.Meanwhile, the materials of the foam layer (526) and the chemical-resistant layer (527) are not limited to those described above, and may include various foam materials having high-temperature durability and chemical resistance.

발포 층(526)은 제1 온도에 도달하면 발포되어 부피가 팽창할 수 있다. 내화학 층(527)은 발포 층(526)이 발포되는 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 연화될 수 있다. 또한, 내화학 층(527)은 제2 온도보다 높은 제3 온도에서 열분해될 수 있다. 즉, 내화학 층(527)은 발포 층(526)이 발포되는 제1 온도에 도달하기 이전에 제2 온도에서 연화되고, 제2 온도보다 높은 제3 온도에서 열분해되어 제거될 수 있다. 내화학 층(527)은 제1 온도에 도달하기 이전에 연화되기 때문에, 제3 온도에 도달하면 즉각적으로 열분해되어 제거될 수 있다. 이에 따라, 발포 층(526)은 내화학 층(527)에 의해 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스가 접촉되는 것이 방지되며, 내화학 층(527)이 제거된 이후에 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스와 접촉되어 발포될 수 있다.The foam layer (526) can be foamed and expand in volume when it reaches a first temperature. The chemical resistant layer (527) can be softened at a second temperature lower than the first temperature at which the foam layer (526) is foamed. Additionally, the chemical resistant layer (527) can be thermally decomposed at a third temperature higher than the second temperature. That is, the chemical resistant layer (527) can be softened at the second temperature before the first temperature at which the foam layer (526) is foamed is reached, and can be thermally decomposed and removed at a third temperature higher than the second temperature. Since the chemical resistant layer (527) is softened before reaching the first temperature, it can be thermally decomposed and removed immediately when it reaches the third temperature. Accordingly, the foam layer (526) is prevented from contacting the high-temperature refrigerant and/or venting gas by the chemical-resistant layer (527), and can be foamed upon contacting the high-temperature refrigerant and/or venting gas after the chemical-resistant layer (527) is removed.

이때, 내화학 층(527)이 열분해되는 제3 온도는 발포 층(526)이 발포되는 제1 온도보다 높거나 같을 수 있다. 내화학 층(527)은 발포 층(526)이 발포되는 온도보다 높거나 같은 온도에서 열분해되기 때문에, 발포 층(526)이 발포되는 온도에 도달하기 전까지 발포 층(526)이 냉매와 화학 반응을 일으켜 발포되는 것을 방지할 수 있다.At this time, the third temperature at which the chemical resistant layer (527) undergoes thermal decomposition may be higher than or equal to the first temperature at which the foamed layer (526) is foamed. Since the chemical resistant layer (527) undergoes thermal decomposition at a temperature higher than or equal to the temperature at which the foamed layer (526) is foamed, the foamed layer (526) can be prevented from foaming by chemically reacting with the refrigerant until the temperature at which the foamed layer (526) is foamed is reached.

도 11은 벤팅부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 11 is a conceptual diagram for explaining the operation of the venting section.

다시 도 3 및 도 11을 참조하면, 모듈 프레임(200)은 내부의 가스를 배출하기 위하여 상단부에 형성되는 적어도 하나의 벤팅부(210)를 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 3 and FIG. 11, the module frame (200) may include at least one venting portion (210) formed at the upper portion to discharge internal gas.

벤팅부(210)는 내부의 가스의 배출되도록 개방된 벤팅 홀(211) 및 모듈 프레임(200) 내부의 압력 또는 온도가 소정의 내부 압력 또는 소정의 내부 온도 미만에서는 벤팅 홀(211)을 폐쇄하고, 모듈 프레임(200) 내부의 압력 또는 온도가 소정의 내부 압력 또는 소정의 내부 온도에 도달하면 벤팅 홀(211)을 개방하는 개방부(212)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개방부(212)는 벤팅부(210)에 대응하도록 위치하며, 소정의 내부 압력에 도달하면 파열되거나 소정의 내부 온도에 도달하면 열분해되는 파열 부재(213)를 포함할 수 있다. 도 11의 (a)에서 개방부(212)는 파열 부재(213)로 채워진 형태로 도시되어 있으며, 도 11의 (b)에서 파열 부재(213)가 제거되어 개방부(212)가 개방된 형태로 도시되어 있다. 다만, 파열 부재(213)는 평상시에는 개방부(212)를 폐쇄하다가, 소정의 내부 압력 또는 소정의 내부 온도에 도달하면 제거되면서 내부 가스의 배출을 유도할 수 있다면, 그 형태에 특별한 제한은 없다. 또한, 파열 부재(213)가 파열되는 압력 또는 열분해되는 온도는 냉매의 종류에 따라 다양하게 변경 및 변형이 가능하다.The venting portion (210) may include a venting hole (211) that is open to allow internal gas to escape, and an opening portion (212) that closes the venting hole (211) when the pressure or temperature inside the module frame (200) is below a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature, and opens the venting hole (211) when the pressure or temperature inside the module frame (200) reaches a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature. For example, the opening portion (212) may be positioned to correspond to the venting portion (210) and may include a rupture member (213) that ruptures when a predetermined internal pressure is reached or thermally decomposes when a predetermined internal temperature is reached. In (a) of FIG. 11, the opening portion (212) is illustrated in a form filled with the rupture member (213), and in (b) of FIG. 11, the rupture member (213) is removed, and the opening portion (212) is illustrated in an open form. However, there is no particular limitation on the form of the rupture member (213), as long as it can close the opening (212) normally and induce the discharge of internal gas by being removed when a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature is reached. In addition, the pressure at which the rupture member (213) ruptures or the temperature at which it thermally decomposes can be varied and modified in various ways depending on the type of refrigerant.

일반적인 전지 모듈(100)의 작동 상태에서 개방부(212)는 벤팅 홀(211)보다 바깥쪽에 형성되어 있기 때문에, 벤팅 홀(211)은 파열 부재(213)에 의해 폐쇄되어 있다. 전지 셀(110)들의 열 폭주 현상이 발생하여 전지 모듈(100) 내부에 가스가 발생하는 경우 전지 모듈(100) 내부의 압력이 증가하면서 파열 부재(213)가 파열되면서 벤팅 홀(211)이 외부로 노출된다. 이에 따라, 전지 모듈(100) 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다.In the operating state of a typical battery module (100), the opening (212) is formed outside the venting hole (211), so that the venting hole (211) is closed by the rupture member (213). When a thermal runaway phenomenon of the battery cells (110) occurs and gas is generated inside the battery module (100), the pressure inside the battery module (100) increases, causing the rupture member (213) to rupture, exposing the venting hole (211) to the outside. Accordingly, the gas inside the battery module (100) can be discharged to the outside.

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 모듈(100) 내부에서 열 폭주 현상이 발생할 경우 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)가 팽창 부재(520)에 의해 폐쇄되기 때문에, 전지 모듈(100) 내부에 일정 수위 이상의 냉매(600)가 남아 있을 수 있다. 이때, 전지 모듈(100) 내부에 남아 있는 냉매(600)는 전지 모듈(100) 내부에서 발생된 에너지를 수용하여 기화됨으로써 전지 모듈(100) 내부를 냉각시킬 수 있다. 그러나, 전지 모듈(100)의 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)가 폐쇄되고, 내부의 냉매(600)가 기화되기 때문에, 전지 모듈(100)의 내부 압력은 상승할 수 있다. 따라서, 전지 모듈(100)의 내부 압력이 소정의 압력에 도달하면 전지 모듈(100)은 벤팅부(210)에 의해 외부로 개방될 수 있으며, 이를 통해 전지 모듈(100) 내부의 압력이 감소될 수 있다. 만약, 벤팅부(210)에 의해 전지 모듈(100) 내부의 압력이 해소되지 않는다면, 전지 모듈(100)의 모듈 프레임(200) 및 엔드 플레이트(400)에서 냉매의 누출이 발생하게 되어, 전지 모듈(100) 내부에서 냉매에 의한 냉각 효과를 받을 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.In particular, according to embodiments of the present invention, when a thermal runaway phenomenon occurs inside the battery module (100), the inlet port (510) and the outlet port (516) are closed by the expansion member (520), so that a certain level or more of refrigerant (600) may remain inside the battery module (100). At this time, the refrigerant (600) remaining inside the battery module (100) may cool the inside of the battery module (100) by receiving energy generated inside the battery module (100) and vaporizing. However, since the inlet port (510) and the outlet port (516) of the battery module (100) are closed and the refrigerant (600) inside is vaporized, the internal pressure of the battery module (100) may increase. Accordingly, when the internal pressure of the battery module (100) reaches a predetermined pressure, the battery module (100) can be opened to the outside by the venting portion (210), thereby reducing the pressure inside the battery module (100). If the pressure inside the battery module (100) is not relieved by the venting portion (210), a coolant leak may occur in the module frame (200) and end plate (400) of the battery module (100), which may cause a problem in that the cooling effect by the coolant cannot be received inside the battery module (100).

따라서, 전지 모듈(100) 내부에서, 전지 셀(110)들의 열 폭주로 인해 가스가 발생하여 내부 압력이 소정의 범위 이상으로 높아지는 경우 벤팅부(210)는 전지 모듈(100) 내부의 가스를 배출하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 전지 모듈(100)의 내부 구성이 외부로 노출되는 등의 안정성이 저하되는 상황을 방지하면서도, 전지 모듈(100)의 안정성이 향상되고 전지 모듈(100)의 온전한 성능을 확보할 수 있다. 또한, 열 폭주 현상이 발생할 경우에 냉매(600)에 의한 냉각 효과를 보다 길게 유지할 수 있으므로 전지 모듈(100)의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.Accordingly, when gas is generated due to thermal runaway of the battery cells (110) inside the battery module (100) and the internal pressure increases above a predetermined range, the venting portion (210) can discharge the gas inside the battery module (100). Accordingly, the stability of the battery module (100) can be improved and the full performance of the battery module (100) can be secured while preventing a situation in which the internal configuration of the battery module (100) is exposed to the outside, thereby lowering the stability. In addition, when a thermal runaway phenomenon occurs, the cooling effect by the refrigerant (600) can be maintained for a longer period of time, thereby further improving the stability of the battery module (100).

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 전지 모듈을 포함하는 전지 팩의 사시도이다. 도 13은 도 12 도시된 전지 팩의 분해 사시도이다.Fig. 12 is a perspective view of a battery pack including a battery module according to embodiments of the present invention. Fig. 13 is an exploded perspective view of the battery pack illustrated in Fig. 12.

도 12및 도 13을 참조하면, 전지 팩(1000)은, 복수의 전지 모듈(100)이 장착되어 있는 하부 팩 프레임(1100) 및 전지 모듈(100)의 상부에 위치하는 상부 팩 프레임(1200)을 포함한다. 여기서, 하부 팩 프레임(1100) 및 상부 팩 프레임(1200)은 서로 용접 등의 방법으로 결합되어, 전지 팩(1000) 내부를 밀봉시킬 수 있다. 또한, 복수의 전지 모듈(100)은, BMS(Battery Management System), BDU(Battery Disconnect Unit) 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩(1000)을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13, a battery pack (1000) includes a lower pack frame (1100) on which a plurality of battery modules (100) are mounted, and an upper pack frame (1200) positioned above the battery modules (100). Here, the lower pack frame (1100) and the upper pack frame (1200) may be joined to each other by a method such as welding, thereby sealing the inside of the battery pack (1000). In addition, the plurality of battery modules (100) may be mounted together with various control and protection systems such as a BMS (Battery Management System) and a BDU (Battery Disconnect Unit) to form a battery pack (1000).

하부 팩 프레임(1100)은 측면 팩 프레임(1150) 및 하부 팩 프레임(1100)의 바닥면에 적어도 2개 형성되어 있는 내부 빔(1110)을 포함한다. 여기서, 하부 팩 프레임(1100)의 바닥면과 적어도 둘의 내부 빔(1110), 및 하부 팩 프레임(1100)의 바닥면과 측면 팩 프레임(1150)은 서로 용접 등의 방법으로 결합되어 있을 수 있다. The lower pack frame (1100) includes a side pack frame (1150) and at least two internal beams (1110) formed on the bottom surface of the lower pack frame (1100). Here, the bottom surface of the lower pack frame (1100) and the at least two internal beams (1110), and the bottom surface of the lower pack frame (1100) and the side pack frame (1150) may be joined to each other by a method such as welding.

복수의 전지 모듈(100)은 측면 팩 프레임(1150)과 적어도 둘의 내부 빔(1110)에 의해 서로 구획된 영역에 장착될 수 있다. 다르게 말하면, 복수의 전지 모듈(100)은 측면 팩 프레임(1150)과 내부 빔(1110) 사이의 영역, 및 서로 이웃하는 내부 빔(1110) 사이에 위치하는 영역에 각각 배치되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 전지 팩(1000)에서, 복수의 내부 빔(1110) 중 서로 인접하게 위치하는 한 쌍의 내부 빔들(1110)과 측면 팩 프레임(1150) 사이에 전지 모듈(100)이 배치되어 있을 수 있다. A plurality of battery modules (100) may be mounted in an area partitioned from each other by a side pack frame (1150) and at least two internal beams (1110). In other words, the plurality of battery modules (100) may be respectively disposed in an area between the side pack frame (1150) and the internal beams (1110), and an area positioned between adjacent internal beams (1110). More specifically, in the battery pack (1000), the battery modules (100) may be disposed between a pair of internal beams (1110) that are positioned adjacent to each other among the plurality of internal beams (1110) and the side pack frame (1150).

이에 따라, 복수의 전지 모듈(100)은 적어도 둘의 내부 빔(1110) 및 측면 팩 프레임(1150)에 의해 둘러싸여 있어, 각 전지 모듈(100)은 외부 충격으로부터 보호될 수 있다. Accordingly, the plurality of battery modules (100) are surrounded by at least two internal beams (1110) and side pack frames (1150), so that each battery module (100) can be protected from external impact.

측면 팩 프레임(1150)은 하부 팩 프레임(1100)의 바닥면의 가장자리에 배치되고, 하부 팩 프레임(1100)의 바닥면으로부터 상부(z축 방향)로 연장되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 하부 팩 프레임(1100)의 바닥면의 각 가장자리에서 상부를 향해 연장되어 있을 수 있다. 여기서, 측면 팩 프레임(1150)의 상단부는 상부 팩 프레임(1200)과 접할 수 있다. 이 때, 측면 팩 프레임(1150)의 상단부와 상부 팩 프레임(1200)은 서로 용접 등의 방법으로 결합되어, 전지 팩(1000) 내부를 밀봉시킬 수 있다.The side pack frame (1150) may be arranged at an edge of the bottom surface of the lower pack frame (1100) and may extend upward (in the z-axis direction) from the bottom surface of the lower pack frame (1100). More specifically, it may extend upward from each edge of the bottom surface of the lower pack frame (1100). Here, the upper end of the side pack frame (1150) may be in contact with the upper pack frame (1200). At this time, the upper end of the side pack frame (1150) and the upper pack frame (1200) may be joined to each other by a method such as welding, thereby sealing the inside of the battery pack (1000).

복수의 내부 빔(1110)은 서로 이격되어 있을 수 있다. 여기서, 서로 이웃하는 내부 빔(1110)이 이격되어 있는 거리는 전지 모듈(100)의 크기와 동일하거나 이보다 클 수 있다. The plurality of inner beams (1110) may be spaced apart from each other. Here, the distance at which the adjacent inner beams (1110) are spaced apart may be equal to or greater than the size of the battery module (100).

또한, 내부 빔(1110)의 단부는 측면 팩 프레임(1150)의 내면(1151)과 접할 수 있다. 보다 구체적으로, 내부 빔(1110)의 양 단부는 측면 프레임(1150)의 내면(1151)에 각각 접할 수 있다. Additionally, the end portion of the inner beam (1110) may be in contact with the inner surface (1151) of the side pack frame (1150). More specifically, both ends of the inner beam (1110) may be in contact with the inner surface (1151) of the side frame (1150), respectively.

복수의 전지 모듈(100)이 하부 팩 프레임(1100)에 장착되면, 복수의 전지 모듈(100) 각각은 냉매 라인(500)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 냉매 라인(501)은 복수의 전지 모듈(100) 각각의 유입 포트(510)에 연결되고, 제2 냉매 라인(502)은 복수의 전지 모듈(100) 각각의 유출 포트(516)에 연결될 수 있다.When a plurality of battery modules (100) are mounted on the lower pack frame (1100), each of the plurality of battery modules (100) can be connected to a refrigerant line (500). Specifically, a first refrigerant line (501) can be connected to an inlet port (510) of each of the plurality of battery modules (100), and a second refrigerant line (502) can be connected to an outlet port (516) of each of the plurality of battery modules (100).

이때, 복수의 전지 모듈(100)을 연결하는 냉매 라인(500)은 내부 빔(1110)의 상부를 통과하여 연장할 수 있다. 다른 예시로서, 복수의 전지 모듈(100)을 연결하는 냉매 라인(500)은 내부 빔(1110)을 관통하여 연장할 수도 있다. 다만, 복수의 전지 모듈(100)을 연결하는 냉매 라인(500)의 연결 구조는 상술한 바에 의해 제한되는 것은 아니며, 전지 팩(1000) 내부에 배치되는 복수의 전지 모듈(100) 및 BMS(Battery Management System), BDU(Battery Disconnect Unit) 등의 각종 부품의 배치에 따라 다양하게 변경, 변형 가능하다.At this time, the refrigerant line (500) connecting the plurality of battery modules (100) may extend through the upper portion of the inner beam (1110). As another example, the refrigerant line (500) connecting the plurality of battery modules (100) may extend through the inner beam (1110). However, the connection structure of the refrigerant line (500) connecting the plurality of battery modules (100) is not limited to the above-described structure, and may be variously changed and modified depending on the arrangement of various components such as the plurality of battery modules (100) and the BMS (Battery Management System), BDU (Battery Disconnect Unit) arranged inside the battery pack (1000).

도 14는 전지 팩에서 팽창 부재가 배치되는 위치를 설명하기 위한 개념도이다.Figure 14 is a conceptual diagram illustrating the position where the expansion member is placed in the battery pack.

도 14를 참조하면, 전지 팩(1000)은 냉매 저장소(2100) 및 열교환기(2200) 등을 포함하는 외부 디바이스(2000)와 연결될 수 있다. 도 13에는 설명의 편의를 위하여 냉매의 순환을 위한 구성요소만을 도시하였으나, 전지 팩(1000)이 장착되는 디바이스에 따라 다양한 구성요소들이 포함될 수 있다.Referring to FIG. 14, the battery pack (1000) may be connected to an external device (2000) including a coolant storage (2100) and a heat exchanger (2200). For convenience of explanation, only components for circulating coolant are illustrated in FIG. 13, but various components may be included depending on the device to which the battery pack (1000) is mounted.

냉매 저장소(2100)에 저장된 냉매는 열교환기(2200)를 통과한 후 전지 팩(1000)의 냉매 라인(500)을 따라 순환한다. 구체적으로, 열교환기(2200)를 통과한 냉매는 제1 냉매 라인(501)을 통하여 복수의 전지 모듈(100)의 각각의 유입 포트(510)로 유입된다. 복수의 전지 모듈(100)로 유입된 냉매는 전지 모듈(100)을 냉각한 후 복수의 전지 모듈(100)의 각각의 유출 포트(516)를 통해 제2 냉매 라인(502)으로 유출된다. 제2 냉매 라인(502)으로 유출된 냉매는 다시 냉매 저장소(2100)로 유입된다.The refrigerant stored in the refrigerant storage (2100) passes through the heat exchanger (2200) and then circulates along the refrigerant line (500) of the battery pack (1000). Specifically, the refrigerant passing through the heat exchanger (2200) flows into the inlet port (510) of each of the plurality of battery modules (100) through the first refrigerant line (501). The refrigerant flowing into the plurality of battery modules (100) cools the battery modules (100) and then flows out through the second refrigerant line (502) through the outlet port (516) of each of the plurality of battery modules (100). The refrigerant flowing out through the second refrigerant line (502) flows back into the refrigerant storage (2100).

도 14에 도시된 바와 같이, 팽창 부재(520)는 복수의 전지 모듈(100) 각각의 유입 포트(510) 및 복수의 전지 모듈(100) 각각의 유출 포트(516)에 배치될 수 있다. 복수의 전지 모듈(100)의 유입 포트(510) 및 유출 포트(516) 각각에 배치된 팽창 부재(520)는 소정의 온도에 도달하면 유입 포트(510) 및 유출 포트(516)를 폐쇄하여 냉매 라인(500)으로 고온의 냉매 및/또는 벤팅 가스가 유입되는 것을 차단할 수 있다.As illustrated in FIG. 14, the expansion member (520) may be disposed at the inlet port (510) of each of the plurality of battery modules (100) and the outlet port (516) of each of the plurality of battery modules (100). The expansion member (520) disposed at each of the inlet port (510) and the outlet port (516) of the plurality of battery modules (100) may close the inlet port (510) and the outlet port (516) when a predetermined temperature is reached, thereby blocking the inflow of high-temperature refrigerant and/or venting gas into the refrigerant line (500).

따라서, 복수의 전지 모듈(100) 중 어느 하나의 전지 모듈(100)에서 열 폭주 현상이 일어나더라도, 열 폭주 현상이 일어난 전지 모듈(100)에 배치되는 팽창 부재(520)에 의해 전지 모듈(100)에서 발생된 벤팅 가스가 냉매 라인(500)으로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 복수의 전지 모듈(100) 중 어느 하나의 전지 모듈(100)에서 발생된 벤팅 가스가 냉매 라인(500)을 따라 인접한 전지 모듈(100) 및/또는 외부 디바이스(2000)로 전파되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, even if a thermal runaway phenomenon occurs in one of the plurality of battery modules (100), the venting gas generated in the battery module (100) can be prevented from being discharged into the refrigerant line (500) by the expansion member (520) disposed in the battery module (100) where the thermal runaway phenomenon occurs. Accordingly, the venting gas generated in one of the plurality of battery modules (100) can be prevented from being transmitted to an adjacent battery module (100) and/or an external device (2000) along the refrigerant line (500).

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 전지 모듈(100) 및 이를 포함하는 전지 팩(1000)은 다양한 외부 디바이스(2000)에 적용될 수 있다. 도 14에 도시된 실시예에서 이러한 디바이스의 예시로서, 전기 자동차, 하이브리드 자동차가 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩을 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 예를 들면, 전기 자전거 등의 운송 수단 및/또는 에너지 저장 장치(ESS)에도 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Meanwhile, the battery module (100) and the battery pack (1000) including the same according to embodiments of the present invention can be applied to various external devices (2000). In the embodiment illustrated in FIG. 14, electric vehicles and hybrid vehicles are shown as examples of such devices, but are not limited thereto. That is, the present invention can be applied to various devices that can use the battery module and the battery pack including the same, and for example, can be applied to transportation means such as electric bicycles and/or energy storage systems (ESS), which also fall within the scope of the present invention.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

[부호의 설명][Explanation of symbols]

100: 전지 모듈100: Battery module

110: 전지 셀110: Battery cell

120: 전지 셀 적층체120: Battery cell stack

200: 모듈 프레임200: Module Frame

210: 벤팅부210: Venting Department

211: 벤팅 홀211: Venting Hall

212: 개방부212: Opening

213: 파열 부재213: Rupture member

300: 버스바 조립체300: Busbar assembly

310: 버스바 프레임310: Busbar frame

320: 버스바320: Busbar

400: 엔드 플레이트400: End Plate

410: 냉매 개구부410: Refrigerant opening

500: 냉매 라인500: Refrigerant line

506: 연결 부재506: Absence of connection

510: 유입 포트510: Inlet port

511: 커버 부재511: Cover absence

516: 유출 포트516: Outlet port

520: 팽창 부재520: Expansion member

521: 본체부521: Main body

522: 관통구522: Penetration

523: 미세 홀523: Micro hole

526: 발포 층526: Foam layer

527: 내화학 층527: Chemical-resistant layer

528: 접착층528: Adhesive layer

1000: 전지 팩1000: Battery Pack

1100: 하부 팩 프레임1100: Lower pack frame

1110: 내부 빔1110: Inner beam

1150: 측면 팩 프레임1150: Side pack frame

1200: 상부 팩 프레임1200: Upper pack frame

2000: 외부 디바이스2000: External devices

2100: 냉매 저장소2100: Refrigerant storage

2200: 열교환기2200: Heat exchanger

Claims (20)

복수의 전지 셀들이 적층된 전지 셀 적층체;A battery cell stack in which multiple battery cells are stacked; 상기 전지 셀 적층체를 수용하는 모듈 프레임;A module frame accommodating the above battery cell stack; 상기 모듈 프레임의 내부로 냉매가 유입되는 유입 포트;An inlet port through which refrigerant flows into the interior of the above module frame; 상기 모듈 프레임의 내부로부터 상기 냉매가 유출되는 유출 포트; 및an outlet port through which the refrigerant flows out from the inside of the module frame; and 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트의 내부에 각각 배치되며 소정의 온도에 도달하면 부피가 팽창되는 팽창 부재를 포함하는, 전지 모듈.A battery module comprising an expansion member positioned inside each of the inlet port and the outlet port and expanding when a predetermined temperature is reached. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 모듈 프레임의 개방된 양 측을 폐쇄하고, 상기 냉매가 유입 또는 유출되기 위하여 형성되는 냉매 개구부를 포함하는 엔드 플레이트를 더 포함하고,Further comprising an end plate that closes both open sides of the above module frame and includes a refrigerant opening formed for the refrigerant to flow in or out; 상기 팽창 부재는 상기 소정의 온도에 도달하면 상기 냉매 개구부를 폐쇄하도록 팽창되는, 전지 모듈.A battery module in which the expansion member expands to close the refrigerant opening when the predetermined temperature is reached. 제2항에 있어서,In the second paragraph, 상기 유입 포트는 상기 모듈 프레임의 양면 중 어느 하나에 배치된 엔드 플레이트에 형성되고,The above inlet port is formed on an end plate placed on either side of the module frame, 상기 유출 포트는 상기 모듈 프레임의 양면 중 다른 하나에 배치된 엔드 플레이트에 형성되는, 전지 모듈.A battery module wherein the above-mentioned outlet port is formed on an end plate disposed on the other side of the module frame. 제2항에 있어서,In the second paragraph, 상기 냉매 개구부의 상측 단부는 상기 전지 셀 적층체의 높이를 기준으로 중심부보다 위에 위치하고,The upper end of the above refrigerant opening is located above the center based on the height of the battery cell stack, 상기 냉매 개구부의 하측 단부는 상기 전지셀 적층체의 높이를 기준으로 중심부보다 아래에 위치하는, 전지 모듈.A battery module, wherein the lower end of the above refrigerant opening is located lower than the center based on the height of the battery cell stack. 제4항에 있어서,In paragraph 4, 상기 냉매 개구부의 상기 상측 단부로부터 상기 하측 단부까지의 길이는 상기 엔드 플레이트의 상측 모서리로부터 하측 모서리까지의 길이의 0.5배 내지 0.9배 사이인, 전지 모듈.A battery module, wherein the length from the upper end of the refrigerant opening to the lower end is between 0.5 and 0.9 times the length from the upper edge to the lower edge of the end plate. 제4항에 있어서,In paragraph 4, 상기 팽창 부재는, The above expansion member, 상기 냉매 개구부의 주변을 둘러싸도록 형성되는 본체부; 및A main body formed to surround the periphery of the refrigerant opening; and 상기 냉매가 유입 또는 유출되도록 형성되는 관통구를 포함하는, 전지 모듈.A battery module comprising a through hole formed to allow the refrigerant to flow in or out. 제6항에 있어서, In paragraph 6, 상기 본체부는 상기 냉매 개구부로부터 멀어질수록 단면적이 감소하도록 경사지게 형성된, 전지 모듈.A battery module in which the main body is formed to be inclined so that the cross-sectional area decreases as it moves away from the refrigerant opening. 제6항에 있어서,In paragraph 6, 상기 본체부는, 상기 냉매가 상기 팽창 부재에 침투 가능하도록 형성된 복수의 미세 홀을 포함하는, 전지 모듈.A battery module, wherein the main body includes a plurality of microscopic holes formed to allow the refrigerant to penetrate the expansion member. 제2항에 있어서,In the second paragraph, 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트 각각은, 상기 냉매 개구부에 대향하는 면에 하향으로 경사지도록 형성된 커버 부재를 포함하고,Each of the above inlet port and the above outlet port includes a cover member formed to be inclined downward on a surface opposite to the refrigerant opening, 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트는 상측에서 하측 방향으로 향할수록 단면적이 감소하는, 전지 모듈.A battery module, wherein the cross-sectional area of the inlet port and the outlet port decreases from the top to the bottom. 제9항에 있어서,In paragraph 9, 상기 팽창 부재는 팽창 시 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트의 내부 공간을 향하여 팽창하여 상기 냉매 개구부를 폐쇄하는, 전지 모듈.A battery module wherein the expansion member expands toward the inner space of the inlet port and the outlet port when expanded, thereby closing the refrigerant opening. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 팽창 부재는,The above expansion member, 제1 온도에 도달하면 발포되어 부피가 팽창하는 발포 층; 및 A foam layer that foams and expands in volume when it reaches the first temperature; and 상기 발포 층의 양면에 적층되어 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 연화되는 내화학 층을 포함하는, 전지 모듈.A battery module comprising a chemically resistant layer laminated on both sides of the foam layer and softened at a second temperature lower than the first temperature. 제11항에 있어서,In Article 11, 상기 내화학 층은 상기 제2 온도보다 높은 제3 온도에서 열분해되는, 전지 모듈.A battery module wherein the above chemically resistant layer is thermally decomposed at a third temperature higher than the second temperature. 제12항에 있어서,In paragraph 12, 상기 제3 온도는 상기 제1 온도보다 높거나 같은, 전지 모듈.The battery module wherein the third temperature is higher than or equal to the first temperature. 제11항에 있어서,In Article 11, 상기 발포 층은, 실리카겔, 발포 실리콘 패드, 폴리우레탄 폼 및 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 포함하는, 전지 모듈.A battery module, wherein the foam layer comprises at least one of silica gel, foamed silicone pad, polyurethane foam, and polypropylene. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 내화학 층은, PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF 및 PTFE 중 적어도 하나를 포함하는, 전지 모듈.A battery module wherein the chemical resistant layer comprises at least one of PVC, PET, Nylon, PFA, PVDF and PTFE. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 모듈 프레임은, 내부의 가스를 배출하기 위하여 상단부에 형성되는 적어도 하나의 벤팅부를 포함하는, 전지 모듈.A battery module, wherein the module frame includes at least one venting portion formed at the upper end to discharge internal gas. 제16항에 있어서,In Article 16, 상기 벤팅부는,The above venting part, 내부의 가스의 배출되도록 개방된 벤팅 홀; 및Venting holes open to allow the gases inside to escape; and 상기 모듈 프레임 내부의 압력 또는 온도가 소정의 내부 압력 또는 소정의 내부 온도 미만에서는 상기 벤팅 홀을 폐쇄하고, 상기 모듈 프레임 내부의 압력 또는 온도가 상기 소정의 내부 압력 또는 상기 소정의 내부 온도에 도달하면 상기 벤팅 홀을 개방하는 개방부를 포함하는, 전지 모듈.A battery module comprising an opening portion that closes the venting hole when the pressure or temperature inside the module frame is below a predetermined internal pressure or a predetermined internal temperature, and opens the venting hole when the pressure or temperature inside the module frame reaches the predetermined internal pressure or the predetermined internal temperature. 제17항에 있어서,In Article 17, 상기 개방부는, 상기 소정의 내부 압력에 도달하면 파열되거나 상기 소정의 내부 온도에 도달하면 열분해되는 파열 부재를 포함하는, 전지 모듈.A battery module, wherein the opening includes a rupture member that ruptures when the predetermined internal pressure is reached or thermally decomposes when the predetermined internal temperature is reached. 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 냉매는, 절연성 냉매 또는 불연성 냉매를 포함하는, 전지 모듈.The above refrigerant is a battery module including an insulating refrigerant or a non-flammable refrigerant. 제1항에 따른 전지 모듈을 복수 개 포함하는 전지 팩으로서,A battery pack comprising a plurality of battery modules according to Article 1, 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트에 각각 연결되는 냉매 라인을 포함하고,Includes a refrigerant line connected to each of the inlet port and the outlet port, 상기 팽창 부재는 소정의 온도에 도달하면 상기 유입 포트 및 상기 유출 포트를 폐쇄하여 상기 냉매 라인으로 상기 냉매가 유입되는 것을 차단하는, 전지 팩.A battery pack, wherein the expansion member closes the inlet port and the outlet port when a predetermined temperature is reached, thereby blocking the refrigerant from flowing into the refrigerant line.
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