KR101776325B1 - 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압배터리의 충전량이 정상적인 상태를 넘어서 과도하게 충전이 이루어지게 되는 상황이 발생하면, 적절한 수준에서 저절로 고전압배터리의 충전전류가 차단되도록 함으로써, 고전압배터리의 충전에 의한 화재나 폭발을 원천적으로 방지할 수 있도록 하여, 차량의 안전성을 확보할 수 있도록 한다.

Description

차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조{CURRENT INTERRUPT DEVICE FOR HIGH VOLTAGE BATTERY OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량이나 전기차 등과 같은 환경차에 탑재되는 고전압배터리에 과도한 충전이 이루어지는 것을 방지할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

최근의 환경차에는 구동력을 발휘하기 위한 모터와, 상기 모터에 전기를 공급하기 위한 인버터 및 고전압배터리가 구비된다.

상기 고전압배터리는 충전된 전기를 다 소모하고 나면 다시 충전을 하게 되는데, BMS(Battery Management System)라는 배터리 제어기가 충전기와 상호 협조제어를 통해 고전압배터리의 내구수명 및 충전량을 고려하여 충전하게 된다.

하지만, 차량의 이상이나 충전기의 이상 등으로 고전압배터리가 정상적인 충전상태를 초과해서 계속 충전될 경우 심각한 화재나 폭발이 발생할 염려가 있다. 따라서, 차량의 안전성 확보의 측면에서 고전압배터리의 과충전시 전류를 차단하는 구조의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2006-0114549 A

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 고전압배터리의 충전량이 정상적인 상태를 넘어서 과도하게 충전이 이루어지게 되는 상황이 발생하면, 적절한 수준에서 저절로 고전압배터리의 충전전류가 차단되도록 함으로써, 고전압배터리의 충전에 의한 화재나 폭발을 원천적으로 방지할 수 있도록 하여, 차량의 안전성을 확보할 수 있도록 한 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조는

다수로 적층되는 배터리셀과;

상기 각 배터리셀로부터 전기의 출입이 가능하도록 연장되는 셀탭과;

상기 적층된 다수의 배터리셀들로부터의 셀탭들과 함께 연결되는 버스바;

를 포함하여 구성되고;

상기 셀탭과 버스바가 연결되는 접촉면은 상기 배터리셀들의 적층방향에 수직한 평면을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고전압배터리의 충전량이 정상적인 상태를 넘어서 과도하게 충전이 이루어지게 되는 상황이 발생하면, 적절한 수준에서 저절로 고전압배터리의 충전전류가 차단되도록 함으로써, 고전압배터리의 충전에 의한 화재나 폭발을 원천적으로 방지할 수 있도록 하여, 차량의 안전성을 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조가 적용된 고전압배터리를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 도 2의 요부 확대도,
도 4는 버스바와 셀탭의 용접상태를 설명한 도면,
도 5는 버스바의 다른 실시형태를 예시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예의 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조는 다수로 적층되는 배터리셀(1)과; 상기 각 배터리셀(1)로부터 전기의 출입이 가능하도록 연장되는 셀탭(3)과; 상기 적층된 다수의 배터리셀(1)들로부터의 셀탭(3)들과 함께 연결되는 버스바(5)를 포함하여 구성되고; 상기 셀탭(3)과 버스바(5)가 연결되는 접촉면은 상기 배터리셀(1)들의 적층 방향에 수직한 평면을 이루는 구조이다.

따라서, 상기한 바와 같은 구조로 이루어진 고전압배터리에 과도한 충전이 이루어지게 되면, 상기 배터리셀(1)들은 그 특성상 팽창하여 부풀어 오르게 되는데, 이때 배터리셀(1)들이 일렬로 인접하게 적층되어 있으므로 각 배터리셀(1)이 과도한 충전에 의해 부풀어 오르게 되면, 상기 셀탭(3)과 버스바(5)가 연결되는 접촉면은 상기 배터리셀(1)들의 적층방향에 수직한 평면을 이루는 구조이므로, 상기 셀탭(3)과 상기 버스바(5)의 연결부에 인장력이 걸리게 되고, 결국 이 연결부위가 저절로 끊어지게 되며, 이와 같이 기구적으로 셀탭(3)과 버스바(5)의 연결이 해제되게 되면 전기적으로 충전전류가 차단되어 더 이상 배터리셀(1)로 전류가 공급되지 못하게 됨으로써, 더 이상의 배터리셀(1) 팽창 및 발열 내지는 폭발의 현상을 방지하게 되는 것이다.

여기서, 상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 접촉면은 용접에 의해 상호 결합됨으로써, 안정된 전기적 연결상태를 확보하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

다만, 상기한 바와 같이 과충전시에 각 배터리셀(1)들의 팽창에 의해 상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 용접상태가 원활하게 해제되도록 하기 위한 대책이 필요할 것인 바, 용접부 강도를 적절히 제한하여, 화재의 발생이나 폭발 이전에 상기 배터리셀(1)들의 팽창에 의해 상기 셀탭(3)과 버스바(5)가 분리될 수 있도록 하는 방법이 있을 것이다.

또한, 상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 용접부위(W)를 도 4에 도시한 바와 같이 상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 전체 접촉면 중에서 버스바(5) 쪽에 치우친 일부로 제한함으로써, 상기 배터리셀(1)의 팽창에 의해 셀탭(3) 쪽으로부터 작용하게 되는 배터리셀(1) 적층방향을 따르는 인장력에 의해 상기 셀탭(3)과 버스바(5) 사이가 용이하게 벌어지면서 결국 파단에 이르게 되도록 하는 것도 바람직한 조치가 될 수 있을 것이다.

또 다른 방법으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 버스바(5)의 상기 셀탭(3)과 결합되는 부위의 단부 모서리에 상기 셀탭(3)과의 결합을 회피하는 챔퍼부(7)가 형성되도록 함으로써, 셀탭(3)과 버스바(5)의 용이한 분리 작용에 도움을 줄 수 있을 것이다.

한편, 상기 배터리셀(1)은 인접한 두 개가 병렬로 연결되어 한 쌍을 이루고, 상기 한 쌍의 병렬로 연결된 배터리셀(1)들은 인접한 다른 한 쌍의 병렬로 연결된 배터리셀(1)들과 직렬로 연결되며, 상기 병렬로 연결된 두 배터리셀(1) 사이는 서로 밀착된 구조이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조에 의하면, 고전압배터리의 충전시 임의의 오류 등에 의해 고전압배터리에 필요한 적정 수준 이상의 과충전 상태가 발생하여, 상기 고전압배터리를 구성하고 있는 각 배터리셀(1)들이 팽창하게 되면, 상기 배터리셀(1)들이 인접하여 적층된 상태에서 팽창됨에 의해 셀탭(3)과 버스바(5) 사이에 작용하게 되는 인장력에 의해 기구적으로는 물론 전기적으로 셀탭(3)과 버스바(5)가 분리되어, 더 이상의 전류가 배터리셀(1)로 공급되는 것을 차단함으로써, 고전압배터리의 화재나 폭발을 방지할 수 있도록 하여, 차량의 안전성을 확보하고 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 배터리셀
3; 셀탭
5; 버스바
7; 챔퍼부
W; 용접부위

Claims (5)

1. 다수로 적층되는 배터리셀(1)과;
   상기 각 배터리셀(1)로부터 전기의 출입이 가능하도록 연장되는 셀탭(3)과;
   상기 적층된 다수의 배터리셀(1)들로부터의 셀탭(3)들과 함께 연결되는 버스바(5);
   를 포함하여 구성되고;
   상기 셀탭(3)과 버스바(5)가 연결되는 접촉면은 상기 배터리셀(1)들의 적층방향에 수직한 평면을 이루는 것을 특징으로 하고,
   상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 접촉면은 용접에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하고,
   상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 용접부위(W)는 상기 셀탭(3)과 버스바(5)의 전체 접촉면 중에서 버스바(5) 쪽에 치우친 일부로 제한된 것을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 버스바(5)는 상기 셀탭(3)과 결합되는 부위의 단부 모서리에 상기 셀탭(3)과의 결합을 회피하는 챔퍼부(7)가 형성된 것
   을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 배터리셀(1)은 인접한 두 개가 병렬로 연결되어 한 쌍을 이루고;
   상기 한 쌍의 병렬로 연결된 배터리셀(1)들은 인접한 다른 한 쌍의 병렬로 연결된 배터리셀(1)들과 직렬로 연결되며;
   상기 병렬로 연결된 두 배터리셀(1) 사이는 서로 밀착된 구조인 것
   을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조.

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