KR101339071B1 - 2차 전지 배터리 팩 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2차 전지 배터리 팩 케이스에 관한 것으로서, 상부가 개방된 직방체 형상의 외부 케이스, 상기 외부 케이스의 내부에 배치되고, 그 내부에 2차 전지의 셀 구조체가 마련되는 프레임 형상의 내부 케이스, 상기 내부 케이스의 사방에 마련되는 셀 보온 판 히터 및 상기 내부 케이스의 하측에 마련되는 절연판 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지 배터리 팩 케이스{A BATTERY PACK CASE FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 2차 전지 배터리 팩 케이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리튬 2차 전지가 저온 환경에서 방전되거나 작동되지 않게 되는 것을 방지하기 위한 2차 전지 배터리 팩 케이스에 관한 것이다.
근래 2차 전지의 발달로 인하여 휴대전화, 보조 배터리, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등 2차 전지가 사용되는 분야가 급성장하고 있으며, 이에 따른 배터리 팩 케이스 수요량 및 활용도가 증가 되고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 배터리용 케이스가 영하의 환경에서 전기 자전거, 전기 오토바이 등의 원동기에 처음 시동 시 방전 또는 시동 불가 현상이 발생하는 단점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0875430호(2008년 12월 22일 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0867927호(2008년 11월 10일 공고)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2차 전지 저온 방지용 히터식 배터리 팩 케이스의 내부에 히터를 삽입해서 셀을 보온하는 방식으로 히팅 시 배터리 팩 보호 회로를 사용해 방전 방지 및 온도 컨트롤 조절이 가능한 2차 전지 배터리 팩 케이스를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 2차 전지 배터리 팩 케이스에 관한 것으로서, 상부가 개방된 직방체 형상의 외부 케이스; 상기 외부 케이스의 내부에 배치되고, 그 내부에 2차 전지의 셀 구조체가 마련되는 프레임 형상의 내부 케이스; 상기 내부 케이스의 사방에 마련되는 셀 보온 판 히터; 및 상기 내부 케이스의 하측에 마련되는 절연판; 을 포함한다.
또한, 상기 2차 전지 배터리 팩 케이스는, 상기 셀 보온 판 히터 각각의 일면에 마련되는 방열판; 을 더 포함한다.
또한, 상기 2차 전지 배터리 팩 케이스는, 상기 내부 케이스의 상측에 마련되는 PCM 안착용 플레이트; 및 상기 PCM 안착용 플레이트 상에 마련되는 PCM 보호 회로; 를 더 포함한다.
또한, 상기 2차 전지 배터리 팩 케이스는, 상기 셀 구조체에 전력을 공급하는 자가 발전 장치; 상기 셀 보온 판 히터에 전력을 공급하는 외부 히팅 배터리; 및 상기 셀 구조체의 충전 잔량을 표시하는 배터리 충전 표시기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부 히팅 배터리는 상기 외부 케이스에 탈착식으로 마련되고 상기 셀 보온 판 히터로 전력을 공급하도록 상기 셀 구조체로 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 2차 전지 팩 케이스에 삽입되는 배터리가 영하의 극한 지역에서도 방전 또는 시동 불가 현상이 발생되지 않게 하며, 구체적으로 내부 알루미늄 케이스에 히터를 삽입하여 케이스에 열을 가해 케이스 내부 온도를 상승시켜 혹한이나 영하의 환경에서도 배터리 시동 및 충전에 문제가 없도록 하는 장점이 있다.
따라서, 전기 자전거, 전기오토바이, AGV(무인 이송 장치), ESS(에너지 저장 장치)등 2차 전지 배터리 팩을 사용해서 에너지를 공급하는 장치에서 혹한 및 저온 환경인 러시아, 동유럽 및 극지방을 비롯한 지역에 적용해 충전 및 시동에 적합하며, 설비의 시동 불가 현상을 미연에 방지하고, 배터리의 수명 연장에도 기여하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지 배터리 팩 케이스를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지 배터리 팩 케이스의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지 배터리 팩 케이스를 나타낸 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지 배터리 팩 케이스의 개략적인 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 2차 전지 배터리 팩 케이스의 구체적인 구조 및 작동 특징에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 2차 전지 배터리 팩 케이스의 상부에는 터미널 보호 절연 커버(1001-1, 1001-2)가 마련되며, 이는 후술할 케이블 연결용 터미널(1002-1, 1002-2)이 상부 케이스(1003)를 관통하는 구멍에 배치되어 상기 상부 케이스(1003)를 밀폐시키는 역할을 한다.
상기 터미널 보호 절연 커버(1001-1, 1001-2)는 상기 케이블 연결용 터미널(1002-1, 1002-2)을 절연하기 위하여 MC 나일론(mono cast nylon)으로 형성되는 것이 바람직하다.
케이블 연결용 터미널(1002-1, 1002-2)은 외부로부터 전력을 공급하기 위하여 전력 공급 대상체와 연결되는 부분으로서, 그 재질은 전기 전도성이 우수한 구리(Cu)로 제작된다.
상부 케이스(1003)는 후술할 외부 케이스(1013)의 개구된 상부를 밀폐시키기 위하여 마련되며, 절연성 및 경량성을 고려해서 MC 나일론으로 제작된다.
PCM 보호 회로(1004)는 배터리의 온도를 컨트롤하고, 배터리의 과충전 및 과방전을 방지하기 위하여 마련되는 것으로서, 후술할 내부 케이스(1012)의 상측에 마련되는 PCM 안착용 플레이트(1006)상에 마련된다.
따라서, 2차 전지 배터리의 케이스 내부에 알루미늄 케이스 및 MC 케이스에 판 히터를 삽입해서 온도 저하 시 PCM(충전 및 방전 차단이 가능한 배터리 팩 보호회로) 컨트롤이 가능하고, 일정 온도 이상이 올라가면 차단 가능하다.
셀 연결용 터미널(1005-1, 1005-2)은 후술할 셀(2000)과 상기 케이블 연결용 터미널(1002-1, 1002-2)을 서로 연결하기 위한 것으로서, 그 재질은 전지 전도성이 우수한 구리고 제작된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 배터리 팩 케이스에는 셀 구조체가 마련되며, 상기 셀 구조체는 셀 고정용 상부 플레이트(1007-1), 셀 고정용 하부 플레이트(1007-2), 셀 지지 하부 받침대(1008) 및 셀(2000) 등을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 셀 고정용 상부 플레이트(1007-1) 및 셀 고정용 하부 플레이트(1007-2)는 셀(200)을 고정하기 위한 것으로서 그 재질은 MC 나일론으로 제작되고, 셀 지지 하부 받침대(1008)는 상기 셀(2000)이 삽입되도록 지지한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지 배터리 팩 케이스는, 외부 케이스(1013), 내부 케이스(1012), 셀 보온 판 히터(1011), 절연판(1009), 방열판(1010), PCM 안착용 플레이트(1006), PCM 보호 회로(1004), 자가 발전 장치(2100), 외부 히팅 배터리(2200) 및 배터리 충전 표시기(2300) 등을 포함하여 구성된다.
상기 외부 케이스(1013)는 상부가 개방된 직방체 형상으로 제작되고, 절연성을 고려하여 MC 나일론 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 내부 케이스(1012)는 상기 외부 케이스(1013)의 내부에 배치되며, 그 내부에는 상술한 2차 전지의 셀 구조체가 마련되고, 프레임 형상으로 제작된다.
즉, 상기 내부 케이스(1012)의 상부 및 사방에는 히터가 마련되어 셀로 열을 전달하여야 하므로 프레임 형상으로 제작되는 것이 바람직하며, 전도성을 고려하여 알루미늄(Al) 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 셀 보온 판 히터(1011) 및 상기 절연판(1009)은 각각 상기 내부 케이스(1012)의 사방 또는 하측에 각각 마련되고, 상기 셀 보온 판 히터(1011)은 전도성을 고려하여 구리(Cu) 재질로 제작되는데, 구체적으로는 구리 재질의 열선에 플라스틱을 피복시킨 형태로 제작된다.
한편, 상기 절연판(1009)은 알루미늄으로 제작되는 내부 케이스(1012)와의 쇼트를 방지하기 위하여 MC 나일론으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 방열판(1010)은 상기 셀 보온 판 히터(1011) 각각의 일면에 마련되고, 상기 셀 보온 판 히터(1011)를 고정하고 외부로의 열 방출을 막기 위하여 세라믹 또는 테프론 수지로 제작되는 것이 바람직하다.
한편, 도2를 참조하면 상기 자가 발전 장치(2100)는 셀 구조체에 전력을 공급하고, 상기 외부 히팅 배터리(2200)는 상기 셀 보온 판 히터(1011)에 전력을 공급하며, 상기 배터리 충전 표시기(2300)는 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩 케이스에 수납되는 2차 전지의 충전 잔량을 표시한다.
한편, 상기 외부 히팅 배터리(2200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 케이스와 탈착식으로 마련되고, 상기 셀 구조체로 전력을 공급한다. 그리고 상기 셀 구조체는 자가 발전 장치(2100)로부터 전력을 공급 받으며, 상기 외부 히팅 배터리(2200)는 셀 구조체에 장착되는 셀 보온 판 히터(1011)에 전력을 공급한다.
또한, 상기 외부 히팅 배터리(2200)는 셀 구조체의 전원을 보조 공급하는 역할을 하기도 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1001-1, 1001-2: 터미널 보호 절연 커버
1002-1, 1002-2: 케이블 연결용 터미널
1003: 상부 케이스 1004: PCM 보호 회로
1005-1, 1005-2: 셀 연결용 터미널
1006: PCM 안착용 플레이트
1007-1: 셀 고정용 상부 플레이트
1007-2: 셀 고정용 하부 플레이트
1008: 셀 지지 하부 받침대 1009: 절연판
1010-1, 1010-2, 1010-3, 1010-4: 방열판
1011-1, 1011-2, 1011-3, 1011-4: 셀 보온 판 히터
1012: 내부 케이스 1013: 외부 케이스
2100: 자가 발전 장치 2200: 외부 히팅 배터리
2300: 배터리 충전 표시기

Claims (5)

  1. 상부가 개방된 직방체 형상의 외부 케이스;
    상기 외부 케이스의 내부에 배치되고, 그 내부에 2차 전지의 셀 구조체가 마련되는 프레임 형상의 내부 케이스;
    상기 내부 케이스의 사방에 마련되는 셀 보온 판 히터;
    상기 내부 케이스의 하측에 마련되는 절연판;
    상기 셀 구조체에 전력을 공급하는 자가 발전 장치;
    상기 셀 보온 판 히터에 전력을 공급하는 외부 히팅 배터리; 및
    상기 셀 구조체의 충전 잔량을 표시하는 배터리 충전 표시기; 를 포함하며,
    상기 외부 히팅 배터리는 상기 외부 케이스에 탈착식으로 마련되고, 상기 셀 보온 판 히터로 전력을 공급하도록 상기 셀 구조체로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 배터리 팩 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 보온 판 히터 각각의 일면에 마련되는 방열판; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 배터리 팩 케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 케이스의 상측에 마련되는 PCM 안착용 플레이트; 및
    상기 PCM 안착용 플레이트 상에 마련되는 PCM 보호 회로; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 배터리 팩 케이스.
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