KR101658027B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩 내부로 유입되는 습도가 높은 공기로 인해 발생된 물을 하부 하우징의 경사부 및 경사부의 끝단에 위치된 제1 홀을 통해 용이하게 외부로 배출할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀이 일 방향으로 배열된 적어도 하나의 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈을 감싸며, 일측면에 공기 유입구가 형성되고, 그와 대면하는 타측면에는 공기 배출구가 형성되는 하우징;을 포함하되, 상기 하우징의 바닥면에는 경사부가 형성되며, 상기 경사부의 끝단에는 제1 홀이 형성된다. 이러한 구성에 의하여, 배터리 팩 내부에서의 단락이 방지되어 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 안전성이 향상될 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다. 배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈을 전기적으로 다수개 연결하여 배터리 팩을 구성할 수 있다.
그러나, 이러한 고출력 대용량의 배터리 팩은 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다는 문제점이 있다. 따라서, 배터리 팩은 각 배터리 셀에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있어야 한다. 이를 위하여, 고출력 대용량의 배터리 팩에는 냉각 시스템이 형성되며, 냉각 시스템은 공기 등의 냉각매체가 배터리 팩의 일측으로 유입되어 타측으로 배출되면서 배터리 팩 내부의 온도를 낮춰줄 수 있다.
이때, 배터리 팩으로 유입되는 공기의 습도가 높을 경우, 배터리 팩 내부의 공기 흐름이 막혀있는 부분에서 물이 고일 수 있다. 따라서, 발생된 물을 효과적으로 제거하지 않으면, 배터리 팩 내부적으로 쇼트를 일으키는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 배터리 팩 내부로 유입되는 습도가 높은 공기로 인해 발생된 물을 하부 하우징의 경사부 및 경사부 끝단에 형성된 제1 홀을 통해 용이하게 외부로 배출할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀이 일 방향으로 배열된 적어도 하나의 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈을 감싸며, 일측면에 공기 유입구가 형성되고, 그와 대면하는 타측면에는 공기 배출구가 형성되는 하우징;을 포함하되, 상기 하우징의 바닥면에는 경사부가 형성되며, 상기 경사부의 끝단에는 제1 홀이 형성된다.
그리고, 상기 경사부는 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측 방향으로 하향 경사질 수 있다.
또한, 상기 경사부는 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향과 수직되는 방향의 중앙을 향하여 하향 경사질 수 있다.
게다가, 상기 경사부는 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향과 수직되는 방향의 양단 중 어느 하나를 향하여 하향 경사질 수 있다.
또한, 상기 하우징의 바닥면과 상기 배터리 모듈 사이의 적어도 일 영역에는 완충부재를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 경사부 및 제1 홀은 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향에서 상기 완충부재 이전에 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 경사부 및 제1 홀은 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향에서 상기 완충부재 이후에 형성될 수 있다.
또한, 상기 경사부는 상기 공기 유입구가 형성된 배터리 모듈의 일단으로부터 상기 공기 배출구가 형성된 배터리 모듈의 타단까지 연장되어 형성될 수 있다.
게다가, 상기 배터리 모듈의 양단부와 맞닿는 상기 하우징의 바닥면은 지면과 수평하게 형성되는 모듈 지지부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 모듈 지지부에는 상기 배터리 모듈과의 체결을 위한 모듈 체결홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 바닥면 상측에는 지면과 수평하게 위치되며, 상기 배터리 모듈이 안착되는 모듈 안착부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 모듈 안착부에는 적어도 하나의 제2 홀을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 홀에는 개폐수단이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 홀 주변에는 가해지는 압력에 따라 상기 개폐수단의 작동을 제어하는 압력 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 배터리 팩 내부로 유입되는 습도가 높은 공기로 인해 발생된 물을 용이하게 외부로 배출할 수 있음으로써, 배터리 팩 내부에서의 단락이 방지되어 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 분해사시도.
도 3a는 도 1의 A-A'에 따른 단면도.
도 3b는 도 1의 B-B'에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부 하우징을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하부 하우징을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 분해사시도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 수직단면을 나타내는 도면.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀이 일 방향으로 배열된 적어도 하나의 배터리 모듈; 배터리 모듈을 감싸며, 일측면에 공기 유입구가 형성되고, 그와 대면하는 타측면에는 공기 배출구가 형성되는 하우징;을 포함한다. 하우징의 바닥면에는 공기 유입구 측으로부터 공기 배출구 측을 향하여 점점 낮아지도록 기울어진 경사부가 형성되며, 경사부의 끝단에는 제1 홀이 형성된다.
경사부는 공기 유입구 측으로부터 공기 배출구 측을 향하는 방향과 수직되는 방향의 중앙을 향하여 점점 낮아지도록 기울어질 수 있다.
그리고, 하우징의 바닥면과 배터리 모듈 사이의 적어도 일 영역에는 완충부재를 포함할 수 있다. 경사부 및 제1 홀은 공기 유입구 측으로부터 공기 배출구 측을 향하는 방향에서 완충부재 이전에 형성될 수 있다.
배터리 모듈의 양단부와 맞닿는 하우징의 바닥면은 지면과 수평하게 형성되는 모듈 지지부를 포함할 수 있다. 모듈 지지부에는 배터리 모듈과의 체결을 위한 모듈 체결홀이 형성될 수 있다.
또한, 제1 홀에는 개폐수단이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 홀 주변에는 가해지는 압력에 따라 개폐수단의 작동을 제어하는 압력 감지부를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 배터리 모듈(100)의 각 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 배터리 모듈(100)은 고전력으로 사용하기 위하여 복수개의 배터리 모듈이 연결된 상태를 하나의 세트로 하여 사용될 수 있다. 이러한 배터리 모듈은 각각 복수개의 배터리 셀(10)이 일 방향으로 배열되어 형성된다. 배터리 셀(10)은 개구부를 구비하는 배터리 케이스와, 개구부를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다. 전지 케이스는 양극판 및 음극판과, 이들 극판들 사이에 개재된 세퍼레이터로 이루어진 전극조립체 및 전해액을 수용한다.
그리고, 캡 플레이트의 양단에는 양극판과 연결되는 양극 단자(11), 음극판과 연결되는 음극 단자(12)가 외부로 돌출된 형태로 구비된다. 이러한 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)는 각각 버스바(bus-bar)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 전극조립체를 구성하는 양극판 및 음극판은 전해액과 반응하여 에너지를 발생하고, 이러한 에너지는 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)를 통하여 외부로 전달된다. 인접한 2개의 배터리 셀(10)의 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)는 니켈 등으로 형성된 버스바를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 양극 단자(11) 및 음극 단자(12) 사이에는 벤트(미도시)가 구비된다. 벤트는 배터리 셀(10)의 내부에서 발생하는 기체의 압력이 소정 이상일 경우에, 기체가 배터리 셀(10)로부터 배출되는 통로의 역할을 한다. 이에 의해 배터리 셀(10)이 내압에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀(10)은 넓은 전면이 서로 대향하도록 나란하게 정렬되며, 복수개의 배터리 셀(10) 중앙부에는 벤트가 구비된다. 이에 의해 벤트는 일 방향으로 정렬된 복수개의 배터리 셀(10)의 상부면에서 일직선으로 배치된다. 그리고, 각 배터리 셀(10)의 사이에는 배리어(150)가 위치된다. 배리어(150)는 배터리 셀(10) 사이에 일정 공간을 만들어주어 냉각매체가 통과할 수 있는 통로를 제공해준다.
배터리 모듈(100)의 최외곽 양측면에는 한 쌍의 엔드 플레이트(110)가 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 엔드 플레이트(110)는 최와곽의 배터리 셀(10)과 면접촉하도록 배치되어 복수개의 배터리 셀(10)을 내측으로 가압할 수 있다. 그리고, 복수개의 배터리 셀(10) 상부에는 탑 커버(130)가 배치되고, 측면에는 사이드 플레이트(160)가 배치될 수 있다.
도 3a는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
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도 3a를 참고하면, 하우징의 바닥면은 공기 유입구(731) 측으로부터 공기 배출구(741) 측으로 갈수록 점점 낮아지도록 기울어진 경사부(722)가 형성된다. 그리고, 경사부(722)의 끝단에는 제1 홀(724)이 형성된다. 이에 의해 공기 유입구(731)로 습기 높은 공기가 유입되어 물이 발생되더라도 자연스럽게 경사부(722)를 따라 제1 홀(724)로 물이 배출될 수 있다. 이때, 하우징의 바닥면과 배터리 모듈(100,200,300,400) 사이의 적어도 일 영역에는 완충부재(510)를 포함할 수 있다. 경사부(722) 및 제1 홀(724)은 완충부재(510) 이전에 형성될 수 있다.
도 3b는 도 1의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 3b를 참고하면, 하우징의 경사부(722)는 공기 유입구(731) 측으로부터 공기 배출구(741) 측으로 갈수록 점점 낮아지도록 기울어지면서도, 공기 유입구(731) 측에서 볼 때 배터리 모듈(100,200,300,400)의 양단에서 중앙 측으로 갈수록 점점 낮아지도록 기울어지도록 형성될 수 있다. 이에 의해 물은 배터리 팩의 완충부재(510)가 형성되기 이전에 위치된 배터리 모듈(100,200,300,400)의 양단으로부터 중앙 측으로 배출 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하부 하우징을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참고하면, 하우징의 바닥면과 배터리 모듈(100,200,300,400) 사이의 적어도 일 영역에는 완충부재(510)가 형성된다. 경사부(722) 및 제1 홀(724)은 공기 유입구(731) 측으로부터 공기 배출구(741) 측을 향하는 방향에서 완충부재(510) 이전에 형성될 수 있다. 그리고, 경사부(722) 및 제1 홀(724)은 공기 유입구(731) 측으로부터 공기 배출구(741) 측을 향하는 방향에서 완충부재(510) 이후에도 형성될 수 있다. 이에 의해 완충부재(510) 이전에 공기의 흐름이 막혀서 물이 생성되는 부분뿐만 아니라, 완충부재(510) 이후에 습도 높은 공기에 의해 발생될 수 있는 물의 배출을 용이하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 하부 하우징을 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 하우징의 바닥면에 형성된 경사부(722)는 공기 유입구(731)가 형성된 배터리 모듈(100,200,300,400)의 일단으로부터 공기 배출구(741)가 형성된 배터리 모듈(100,200,300,400)의 타단까지 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 배터리 모듈(100,200,300,400) 내부에 고인 물을 배출하는 제1 홀(724)은 공기 배출구(741) 측에 형성될 수 있다. 이에 의해 배터리 팩 내부로 유입되는 습도가 높은 공기로 인해 발생된 물을 용이하게 외부로 배출할 수 있음으로써, 배터리 팩 내부에서의 단락이 방지되어 안전성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예의 배터리 모듈은 하부 하우징의 경사부(722) 형상을 제외하고, 제1 실시예의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 분해사시도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은 복수개의 배터리 셀이 일 방향으로 배열된 적어도 하나의 배터리 모듈(100,200,300,400)과, 배터리 모듈(100,200,300,400)을 감싸며, 일측면에 공기 유입구(731)가 형성된고, 그와 대면하는 타측면에는 공기 배출구(741)가 형성되는 하우징을 포함한다. 하우징의 바닥면에는 공기 유입구(731) 측으로부터 공기 배출구(741) 측을 향하여 점점 낮아지도록 기울어진 경사부(722)가 형성되며, 경사부(722)의 끝단에는 제1 홀(724)이 형성된다.
경사부(722)는 공기 유입구(731) 측으로부터 공기 배출구(741) 측을 향하는 방향과 수직되는 방향의 양단 중 어느 하나를 향하여 점점 낮아지도록 기울어질 수 있다. 하우징의 바닥면 상측에는 지면과 수평하게 위치되며, 배터리 모듈(100,200,300,400)이 안착되는 모듈 안착부(750)를 포함할 수 있다. 모듈 안착부(750)에는 적어도 하나의 제2 홀(751)을 포함할 수 있다. 이에 의해 배터리 모듈(100,200,300,400)이 기울어지지 않아 안전성이 향상될 수 있으며, 모듈 안착부(750)에 형성된 제2 홀(751)에 의해 물이 하부로 용이하게 배출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 수직단면을 나타내는 도면이다.
도 7을 참고하면, 제1 홀(724)에는 개폐수단(726)이 형성될 수 있으며, 제1 홀(724) 주변에는 가해지는 압력에 따라 개폐수단(726)의 작동을 제어하는 압력 감지부(727)를 더 포함할 수 있다. 압력 감지부(727)에 의해 물이 일정 압력 이상으로 찼을 경우, 밸브 등의 개폐수단(726)이 열리도록 할 수 있다. 일정 압력 이하인 평상 시 상황에는 개폐수단(726)이 닫혀 있어서, 배터리 팩의 밀폐를 유지할 수 있다. 이러한 개폐수단(726)은 디개싱을 위해서도 사용 가능하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 배터리 셀 100, 200, 300, 400 : 배터리 모듈
510 : 완충부재 150 : 배리어
710 : 상부 하우징 711 : 상부 체결홀
720 : 하부 하우징 721 : 하부 체결홀
722 : 경사부 723 : 모듈 지지부
724 : 제1 홀 725 : 모듈 체결홀
726 : 개폐수단 727 : 압력 감지부
730 : 전면 하우징 731 : 공기 유입구
740 : 후면 하우징 741 : 공기 배출구
750 : 모듈 안착부 751 : 제2 홀

Claims (14)

  1. 복수개의 배터리 셀이 일 방향으로 배열된 적어도 하나의 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈을 감싸며, 일측면에 공기 유입구가 형성되고, 그와 대면하는 타측면에는 공기 배출구가 형성되는 하우징;을 포함하되,
    상기 하우징의 바닥면에는 경사부가 형성되며, 상기 경사부의 끝단에는 제1 홀이 형성되고,
    상기 하우징의 바닥면과 상기 배터리 모듈 사이의 적어도 일 영역에는 완충부재를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측 방향으로 하향 경사진 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향과 수직되는 방향의 중앙을 향하여 하향 경사진 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향과 수직되는 방향의 양단 중 어느 하나를 향하여 하향 경사진 배터리 팩.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경사부 및 제1 홀은 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향에서 상기 완충부재 이전에 형성되는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경사부 및 제1 홀은 상기 공기 유입구 측으로부터 상기 공기 배출구 측을 향하는 방향에서 상기 완충부재 이후에 형성되는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 공기 유입구가 형성된 배터리 모듈의 일단으로부터 상기 공기 배출구가 형성된 배터리 모듈의 타단까지 연장되어 형성되는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 양단부와 맞닿는 상기 하우징의 바닥면은 지면과 수평하게 형성되는 모듈 지지부를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모듈 지지부에는 상기 배터리 모듈과의 체결을 위한 모듈 체결홀이 형성되는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥면 상측에는 지면과 수평하게 위치되며, 상기 배터리 모듈이 안착되는 모듈 안착부를 포함하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모듈 안착부에는 적어도 하나의 제2 홀을 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홀에는 개폐수단이 형성되는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 홀 주변에는 가해지는 압력에 따라 상기 개폐수단의 작동을 제어하는 압력 감지부를 더 포함하는 배터리 팩.
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