KR102023716B1 - 차량용 배터리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리시스템에 관한 것으로서, 차량의 트렁크 룸에 설치되고, 복수의 전지셀과 전해질로 마련된 배터리팩; 냉각수를 순환시켜서 상기 차량에 설치된 엔진을 냉각하는 냉각장치; 및 상기 배터리팩이 설정온도 이상 상승하면, 상기 냉각장치의 냉각수를 상기 배터리팩 내부에 주입하여 상기 복수의 전지셀과 상기 냉각수의 함침을 통해 상기 배터리팩을 냉각하는 안전장치를 포함할 수 있다.

Description

차량용 배터리시스템{BATTERY SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리시스템에 관한 것으로서, 특히 차량의 엔진을 냉각하는 냉각수를 통해 배터리팩의 발화를 방지하여 안전성을 높인 차량용 배터리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다. 그 중 전기자동차에 사용되는 이차전지는 둘 또는 그 이상의 전지셀을 병렬 또는 직렬로 연결한 전지팩이 사용되고 있다.
특허공개번호 제10-2015-0062783호
종래기술에 따른 차량용 배터리팩은 차량의 충돌사고 등과 같은 치명적인 외부 충격에 의해 소손이 발생할 경우 화재 및 폭발이 발생할 수 있다. 또한 배터리팩의 회로 문제로 쇼트가 발생할 경우 화재 및 폭발이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부 충격 또는 쇼트로 인해 배터리팩에 문제가 발생할 경우 차량의 엔진을 냉각하는 냉각수를 배터리팩에 주입하여 진압함으로써 배터리팩의 폭발을 방지할 수 있고, 탑승객의 안전성을 높일 수 있는 차량용 배터리시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 차량의 트렁크 룸에 설치되고, 복수의 전지셀과 전해질로 마련된 배터리팩; 냉각수를 순환시켜서 상기 차량에 설치된 엔진을 냉각하는 냉각장치; 및 상기 배터리팩이 설정온도 이상 상승하면, 상기 냉각장치의 냉각수를 상기 배터리팩 내부에 주입하여 상기 복수의 전지셀과 상기 냉각수의 함침을 통해 상기 배터리팩을 냉각하는 안전장치를 포함할 수 있다.
상기 안전장치는 상기 냉각장치의 냉각수를 상기 배터리팩 내부에 주입하는 주입관과, 상기 주입관을 개폐하는 개폐밸브와, 상기 배터리팩의 온도를 검출하는 온도센서, 및 상기 온도센서에 의해 검출된 상기 배터리팩의 온도가 설정온도 이상이면 상기 냉각장치의 냉각수가 상기 배터리팩 내부에 주입되도록 상기 개폐밸브를 개방시키는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 주입관은 일단이 냉각장치에 연결되고, 타단이 배터리팩에 연결되며, 상기 주입관의 타단이 연결된 상기 배터리팩의 내벽에는 전기 전도도를 높이는 물질이 구비되어 상기 주입관을 통과한 냉각수가 전기 전도도를 높이는 물질을 통과한 후 배터리팩 내부에 주입되도록 하고, 상기 전기 전도도를 높이는 물질은 상기 주입관의 타단 전체를 커버할 수 있도록 상기 주입관의 타단 직경 보다 크게 형성하며, 상기 배터리팩의 내벽에는 주입관의 타단을 커버하는 전기 전도도를 높이는 물질을 고정하는 고정부재가 구비되되, 상기 고정부재는 상기 전기 전도도를 높이는 물질의 측면을 지지하는 측면부와, 전기 전도도를 높이는 물질의 앞면을 지지하는 앞면부로 형성되는 “ㄱ”자 형태를 가지고, 상기 고정부재의 측면부는 배터리팩의 내벽에 일체로 형성될 수 있다.
상기 배터리팩 내부에는 상기 배터리팩에 주입되는 냉각수에 용융되는 전기 전도도를 높이는 물질이 포함될 수 있다.
상기 전기전도도를 높이는 물질은 소금일 수 있다.
상기 전기전도도를 높이는 물질은 상기 주입관이 위치한 상기 배터리팩의 내부에 미세한 구멍이 형성된 부직포에 내장된 상태로 구비될 수 있다.
상기 배터리팩에는 상기 배터리팩 내부의 공기를 외부로 방출하는 체크밸브가 구비될 수 있다.
본 발명은 차량에 구비된 엔진을 냉각하는 냉각수를 이용하여 배터리팩을 냉각함으로써 외부 또는 내부 요인에 의한 배터리팩의 폭발을 방지할 수 있으며, 특히 차량의 냉각수를 이용함에 따라 제작비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리팩의 내부에 전기전도도를 높일 수 있는 물질을 포함함으로써 냉각수와 함께 전기전도도를 높일 수 있는 물질에 의해 배터리팩을 신속하게 방전시킬 수 있으며, 이에 배터리팩으로 인해 차후 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 배터리팩 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 배터리팩 시스템을 도시한 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 전기전도도를 높이는 물질이 포함된 차량용 배터리팩 시스템을 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 차량(10)의 트렁크 룸(11)에 설치되고 복수의 전지셀(111)과 전해질(112)로 마련된 배터리팩(110), 냉각수를 순환시켜서 차량(10)에 설치된 엔진(12)을 냉각하는 냉각장치(120), 및 배터리팩(110)이 설정온도 이상 상승하면, 냉각장치(120)의 냉각수를 배터리팩(110) 내부에 주입하여 복수의 전지셀(111)과 냉각수의 함침을 통해 배터리팩(110)을 냉각하는 안전장치(130)를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 배터리팩(110)에서 발생한 전기에너지를 이용하여 엔진(12)을 구동시키거나 또는 차량의 조명장치 등의 전자기기를 작동시킨다. 여기서 엔진(12) 구동시 고열이 발생하는데, 이 엔진(12)의 고열은 냉각장치(120)의 냉각수가 엔진(12)의 주위를 순환하면서 엔진(12)을 냉각한다.
여기서 차량(10)의 충돌사고시 차량(10)이 좌굴되면서 배터리팩(110)에 변형이 발생할 수 있으며, 이때 배터리팩(110)에 포함된 복수의 전지셀(111)에 연결된 회로가 단락되거나 또는 쇼트로 인해 발화가 발생하면서 차량(10)이 폭발하는 사고가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 배터리팩(110)이 설정온도 이상 상승하면 냉각장치(120)의 냉각수를 배터리팩(110)의 내부에 주입하여 배터리팩(110)의 쇼트 및 발화를 진압하는 안전장치(130)를 포함하며, 이 안전장치(130)를 통해 차량(10)의 폭발사고를 미연에 방지한다.
즉, 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템에 포함된 안전장치(130)는 냉각장치(120)와 배터리팩(110)을 연결하여 냉각장치(120)의 냉각수를 배터리팩(110) 내부에 주입하는 주입관(131)과, 주입관(131)을 개폐하는 개폐밸브(132)와, 배터리팩(110)의 온도를 검출하는 온도센서(133), 및 온도센서(133)에 의해 검출된 배터리팩(110)의 온도가 설정온도 이상이면 개폐밸브(132)를 개방시켜서 냉각장치(120)의 냉각수를 배터리팩(110) 내부에 주입시키는 제어부(134)를 포함한다. 여기서 상기 설정온도는 50℃~100℃일 수 있다.
한편, 안전장치(130)는 배터리팩(110) 내부의 공기를 외부로 방출하는 한편, 외부 공기를 배터리팩(110) 내부로 유입되지 않게 차단하는 체크밸브(150)를 포함한다.
즉, 체크밸브(150)는 배터리팩(110)의 내부에 냉각수가 주입되면 배터리팩 내부의 공기가 체크밸브(150)를 통해 외부로 배출되며, 이에 배터리팩(110) 내부에 냉각수를 보다 신속하게 주입할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템에 포함된 안전장치(130)는 차량의 충돌에 의해 배터리팩(110)의 온도가 상승하면, 온도센서(133)가 이를 검출하여 제어부(134)로 전송하고, 제어부(134)는 온도센서(133)로부터 검출된 배터리팩(110)의 온도와 설정된 온도를 비교한다. 이때 배터리팩(110)의 온도가 설정된 온도 이상이면 제어부(134)는 배터리팩(110)에 문제가 발생한 것으로 판단하여 개폐밸브(132)를 개방하며, 이에 냉각장치(120)의 냉각수가 주입관(131)을 통해 배터리팩(110) 내부에 주입되고, 배터리팩(110)에 주입된 냉각수는 전해질(112)과 혼합됨과 동시에 복수의 전지셀(111)에 함침되면서 냉각 및 발화를 진압한다. 특히 배터리팩(110) 내부의 회로까지 냉각수에 잠기면서 쇼트로 인한 발화를 방지한다.
즉, 냉각수가 배터리팩(110)에 주입되면서 배터리팩(110)의 온도를 설정 온도 이하로 냉각시키게 되며, 이에 배터리팩 및 차량의 폭발을 방지할 수 있다.
여기서 배터리팩(110) 내부의 공기는 체크밸브(150)로 배출됨에 따라 냉각수를 보다 신속하게 주입할 수 있다.
한편, 충돌사고가 발생한 차량을 장시간 방치할 경우 배터리팩(110)의 내부에 주입된 냉각수는 배터리팩(110)의 외부로 인출되면서 제거된다. 이때 배터리팩(110) 내부에 주입된 냉각수가 제거되면서 배터리팩(110)의 전지셀에 남아 있는 에너지에 의해 쇼트가 다시 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 전지셀을 냉각함과 동시에 전지셀에 남아 있는 에너지를 신속하게 소비시켜서 차후 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 배터리팩(110) 내부에 배터리팩(110)에 주입되는 냉각수에 용융되면서 전해질(112)의 성질을 극대화하는 전기 전도도를 높이는 물질(140)이 포함되며, 전기 전도도를 높이는 물질(140)은 주입관(131)이 위치한 배터리팩(110)에 구비되어 주입관(131)을 통해 배터리팩(110)에 주입되는 냉각수에 점차 용융되고, 냉각수와 함께 전해질과 혼합되면서 전해질(112)의 성질을 극대화시키며, 이에 전지셀(111)의 에너지를 빠르게 소비시켜 방전시킨다. 여기서 전기전도도를 높이는 물질(140)은 소금일 수 있다.
한편, 전기 전도도를 높이는 물질(140)은 미세한 구멍이 형성된 부직포(141)에 내장된 상태로 배터리팩(110)에 구비되며, 이에 전기 전도도를 높이는 물질(140)의 보관성을 높일 수 있다.
한편, 배터리팩(110)에는 내부에 발생한 가스를 외부로 방출하는 체크밸브(150)가 구비되며, 체크밸브(150)는 배터리팩(110)의 내부에 발생한 가스를 외부로 방출시켜서 폭발사고를 미연에 방지하고, 특히 외부의 공기 및 이물질은 유입되지 않기에 배터리팩(110) 내부의 오염을 방지할 수 있다.
한편, 상기 주입관은 일단이 냉각장치에 연결되고, 타단이 배터리팩에 연결되며, 상기 주입관의 타단이 연결된 상기 배터리팩의 내벽에는 전기 전도도를 높이는 물질이 구비되어 상기 주입관을 통과한 냉각수가 전기 전도도를 높이는 물질을 통과한 후 배터리팩 내부에 주입되도록 하고, 상기 전기 전도도를 높이는 물질은 상기 주입관의 타단 전체를 커버할 수 있도록 상기 주입관의 타단 직경 보다 크게 형성한다.
한편, 상기 배터리팩(110)의 내벽에는 주입관(131)의 타단을 커버하는 전기 전도도를 높이는 물질을 고정하는 고정부재(160)가 구비되되, 상기 고정부재(160)는 상기 전기 전도도를 높이는 물질의 측면을 지지하는 측면부(161)와, 전기 전도도를 높이는 물질의 앞면을 지지하는 앞면부(162)로 형성되는 “ㄱ”자 형태를 가진다. 그리고 상기 고정부재(160)의 측면부(161)는 배터리팩(110)의 내벽에 일체로 형성된다.
따라서 본 발명에 따른 본 발명에 따른 차량용 배터리시스템은 차량의 엔진(12)을 냉각하는 냉각장치(120)의 냉각수를 배터리팩(110) 내부에 직접 공급하여 배터리팩(110)을 냉각함으로써 배터리팩(110)으로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 배터리팩
120: 냉각장치
130: 안전장치
140: 전기전도도를 높일 수 있는 물질
150: 체크밸브

Claims (6)

  1. 차량의 트렁크 룸에 설치되고, 복수의 전지셀과 전해질로 마련된 배터리팩;
    냉각수를 순환시켜서 상기 차량에 설치된 엔진을 냉각하는 냉각장치; 및
    상기 배터리팩이 설정온도 이상 상승하면, 상기 냉각장치의 냉각수를 상기 배터리팩 내부에 주입하여 상기 복수의 전지셀과 상기 냉각수의 함침을 통해 상기 배터리팩을 냉각하는 안전장치를 포함하고,
    상기 안전장치는 상기 냉각장치의 냉각수를 상기 배터리팩 내부에 주입하는 주입관과, 상기 주입관을 개폐하는 개폐밸브와, 상기 배터리팩의 온도를 검출하는 온도센서, 및 상기 온도센서에 의해 검출된 상기 배터리팩의 온도가 설정온도 이상이면 상기 냉각장치의 냉각수가 상기 배터리팩 내부에 주입되도록 상기 개폐밸브를 개방시키는 제어부를 포함하며,
    상기 주입관은 일단이 냉각장치에 연결되고, 타단이 배터리팩에 연결되며,
    상기 주입관의 타단이 연결된 상기 배터리팩의 내벽에는 전기 전도도를 높이는 물질이 구비되어 상기 주입관을 통과한 냉각수가 전기 전도도를 높이는 물질을 통과한 후 배터리팩 내부에 주입되도록 하고,
    상기 전기 전도도를 높이는 물질은 상기 주입관의 타단 전체를 커버할 수 있도록 상기 주입관의 타단 직경 보다 크게 형성하며,
    상기 배터리팩의 내벽에는 주입관의 타단을 커버하는 전기 전도도를 높이는 물질을 고정하는 고정부재가 구비되되, 상기 고정부재는 상기 전기 전도도를 높이는 물질의 측면을 지지하는 측면부와, 전기 전도도를 높이는 물질의 앞면을 지지하는 앞면부로 형성되는 “ㄱ”자 형태를 가지고,
    상기 고정부재의 측면부는 배터리팩의 내벽에 일체로 형성되며,
    상기 전기 전도도를 높이는 물질은 상기 주입관이 위치한 상기 배터리팩의 내부에 미세한 구멍이 형성된 부직포에 내장된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 전도도를 높이는 물질은 소금인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리팩에는 상기 배터리팩 내부의 공기를 외부로 방출하는 체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리시스템.
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