KR102308160B1 - A battery pack - Google Patents

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KR102308160B1
KR102308160B1 KR1020200179954A KR20200179954A KR102308160B1 KR 102308160 B1 KR102308160 B1 KR 102308160B1 KR 1020200179954 A KR1020200179954 A KR 1020200179954A KR 20200179954 A KR20200179954 A KR 20200179954A KR 102308160 B1 KR102308160 B1 KR 102308160B1
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battery housing
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battery pack
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이철상
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제이제이모터스 주식회사
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Abstract

The present invention provides a battery pack including: a battery housing filled with a cooling medium inside; at least one battery cell provided inside the battery housing; and a heat absorbing member provided in contact with the inner surface of the battery housing and absorbing internal heat of the battery housing by exchanging heat with the cooling medium, wherein the heat absorbing member includes a phase change material therein to absorb internal heat of the battery housing while the phase change material is melted when the internal temperature of the battery housing increases by more than a predetermined temperature.

Description

배터리팩{A BATTERY PACK}Battery pack {A BATTERY PACK}

본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리팩 내부의 온도를 균일하게 제어할 수 있고, 배터리팩의 과열 등으로 인한 화재 및 폭발을 방지할 수 있는 배터리팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack capable of uniformly controlling the temperature inside the battery pack and preventing fire and explosion due to overheating of the battery pack.

일반적으로 제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.In general, secondary batteries that are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density are not only portable devices but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by an electric drive source. It is universally applied.

전기차량 등에 적용되는 배터리팩은 통상적으로 배터리 하우징 내에 복수개의 배터리셀을 포함하는 구조로 구성되는데, 배터리셀은 양극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조로 이루어진다.A battery pack applied to an electric vehicle, etc. is typically composed of a structure including a plurality of battery cells in a battery housing, and the battery cells include a positive electrode current collector, a separator, an active material, an electrolyte, an aluminum thin film layer, etc. It has a structure capable of charging and discharging by reaction.

이러한 배터리팩은 전력을 발생시킬 때, 전기화학적 반응에 따른 열이 발생하게 되며, 이 열이 상기 배터리팩 내부의 배터리셀에 그대로 남아 있을 경우 배터리셀의 온도를 증가시켜 배터리셀의 작동 조건을 나쁘게 하여 전력 발생 효율이 불량해질뿐만 아니라, 발생한 열에 의해 연쇄반응이 일어나 열폭주(thermal runaway)가 발생할 수 있고, 그로 인하여 화재 및 폭발 등이 발생할 수 있다.When such a battery pack generates power, heat according to an electrochemical reaction is generated, and when this heat remains in the battery cells inside the battery pack, the temperature of the battery cells is increased to deteriorate the operating conditions of the battery cells. As a result, not only the power generation efficiency is deteriorated, but also a chain reaction may occur due to the generated heat, resulting in thermal runaway, which may result in fire and explosion.

종래에는 배터리팩 사용에 따른 배터리셀의 온도 상승을 억제하기 위해 배터리팩에 에어 팬을 구비하여 공기를 분사하는 공기 냉각 방식이나, 배터리팩 내부에 냉매를 채우는 유체 냉각 방식을 채용하고 있으나, 배터리셀이 장시간 과열되는 경우 냉각 효과가 떨어지는 단점이 있다.Conventionally, in order to suppress the temperature rise of the battery cells due to the use of the battery pack, an air cooling method in which an air fan is provided in the battery pack to spray air or a fluid cooling method in which a refrigerant is filled in the battery pack is adopted, but the battery cell If it is overheated for a long time, there is a disadvantage that the cooling effect is reduced.

또한, 배터리팩에서 발생되는 화재는 주로 내부 온도 상승으로 인한 배터리셀의 파손으로 인해 발생되는데, 배터리셀이 파손되면 가스와 전해액이 분출되어 산소와 반응하면서 폭발로 이어지게 된다.In addition, the fire generated in the battery pack is mainly caused by damage to the battery cell due to the increase in internal temperature. When the battery cell is damaged, gas and electrolyte are ejected and react with oxygen, leading to an explosion.

따라서, 배터리셀을 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 화재의 전파와 폭발을 방지할 수 있는 방안의 요구된다.Accordingly, there is a need for a method capable of effectively cooling the battery cell and preventing the propagation and explosion of fire.

공개특허 제2019-0123923호(등록일: 2019.11.04) "배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차"Patent Publication No. 2019-0123923 (Registration date: 2019.11.04) "Battery module, battery pack including such a battery module, and automobile including such a battery pack"

본 발명에서는 배터리팩, 구체적으로는 배터리팩 내부의 온도를 균일하게 제어하여 배터리 효율을 증대시킬 수 있고, 배터리팩의 과열, 과충전, 단락 및 충격 등으로 인한 화재 및 폭발을 방지할 수 있는 배터리팩을 제공하고자 한다.In the present invention, it is possible to uniformly control the temperature inside the battery pack, specifically the battery pack, to increase the battery efficiency, and to prevent fire and explosion due to overheating, overcharging, short circuit and impact of the battery pack. would like to provide

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 냉각 매체가 채워지는 배터리 하우징, 배터리 하우징의 내부에 구비되는 적어도 하나의 배터리셀 및 배터리 하우징의 내측면에 밀착되어 구비되고, 냉각 매체와 열교환하여 배터리 하우징의 내부 열을 흡수하는 열흡수부재를 포함하고, 열흡수부재는 내부에 상변화물질을 포함하여, 배터리 하우징의 내부 온도가 소정 온도 이상 높아지면, 상변화물질이 용융되면서 배터리 하우징의 내부 열을 흡수하는 배터리팩을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a battery housing filled with a cooling medium therein, at least one battery cell provided inside the battery housing, and provided in close contact with the inner surface of the battery housing, and the cooling medium and and a heat absorbing member for absorbing internal heat of the battery housing through heat exchange, and the heat absorbing member includes a phase change material therein. A battery pack that absorbs the internal heat of

또한, 냉각 매체는, 오일과 상변화물질을 포함하여, 배터리 하우징 내부를 자연 대류하며 배터리셀에서 발생되는 열을 전도하고, 상변화물질을 통해 내부 열을 흡수하는 배터리팩을 제공한다.In addition, the cooling medium, including oil and a phase change material, naturally convections inside the battery housing, conducts heat generated in the battery cell, and absorbs internal heat through the phase change material.

또한, 배터리 하우징의 내부에 구비되어 열흡수부재를 지지하는 지지네트 및 배터리셀과 밀착된 상태로 연장되어 지지네트를 지지하고, 배터리셀에서 발생되는 열을 냉각 매체와 열흡수부재로 전달하는 열전도부재를 더 포함하는 배터리팩을 제공한다.In addition, the support net provided inside the battery housing to support the heat absorbing member and the support net extended in close contact with the battery cell to support the support net, and heat conduction that transfers heat generated from the battery cell to the cooling medium and the heat absorbing member It provides a battery pack further comprising a member.

또한, 배터리 하우징의 일측에 구비되고, 배터리 하우징 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 높아지면 개방되는 안전 밸브를 더 포함하는 배터리팩을 제공한다.In addition, there is provided a battery pack provided on one side of the battery housing, further comprising a safety valve that is opened when the pressure inside the battery housing increases to a predetermined pressure or more.

또한, 상변화물질은, 파라핀 왁스와 네추럴 왁스 중 적어도 하나를 포함하는 배터리팩을 제공한다.In addition, the phase change material provides a battery pack including at least one of paraffin wax and natural wax.

또한, 열흡수부재는, 상변화물질에 열전달력을 촉진시키기 위한 그라파이트 파우더를 더 포함하는 배터리팩을 제공한다.In addition, the heat absorbing member provides a battery pack further comprising graphite powder for promoting heat transfer to the phase change material.

또한, 배터리 하우징의 외측면에는 열전달효율을 높이기 위한 발열페인트가 도포되는 배터리팩을 제공한다.In addition, there is provided a battery pack in which a heating paint is applied to an outer surface of the battery housing to increase heat transfer efficiency.

본 발명의 실시예에 따른 배터리팩은, 배터리팩 내부의 온도를 균일하게 제어하여 배터리 효율을 증대시킬 수 있고, 배터리팩의 과열, 과충전, 단락 및 충격 등의 비정상적인 상태로 인해 배터리셀이 손상되거나 파손되더라도 가스와 전해액의 누출을 완벽히 차단할 수 있어, 화재의 전파 및 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.The battery pack according to the embodiment of the present invention can increase battery efficiency by uniformly controlling the temperature inside the battery pack, and the battery cells are damaged or damaged due to abnormal conditions such as overheating, overcharging, short circuit, and shock of the battery pack. Even if it is damaged, it can completely block the leakage of gas and electrolyte, effectively preventing the spread of fire and explosion.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩에 복수의 열전도부재가 구비된 구성을 도시한 것이다.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 구성을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩에 팽창탱크가 구비된 구성을 도시한 것이다.1 shows the configuration of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
2 illustrates a configuration in which a plurality of heat-conducting members are provided in a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
3 shows the configuration of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
4 shows a configuration in which an expansion tank is provided in the battery pack according to the second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.DETAILED DESCRIPTION The detailed description set forth below in conjunction with the appended drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description may be omitted, and the same reference numerals may be used for the same or similar components throughout the specification.

본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.In an embodiment of the present invention, expressions such as “or” and “at least one” may indicate one of the words listed together, or a combination of two or more.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩(100)의 구성을 도시한 것이다.1 shows the configuration of a battery pack 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩(100)은, 배터리 하우징(110), 배터리셀(120) 및 열흡수부재(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the battery pack 100 according to the first embodiment of the present invention may include a battery housing 110 , a battery cell 120 , and a heat absorption member 130 .

배터리 하우징(110)은 내부가 중공된 케이스 형태로서, 배터리셀(120)을 감싸며 보호할 수 있는 패키징 구조로 형성되며, 내부에 배터리셀(120)과 냉각 매체를 수용하기 위한 수용공간이 형성될 수 있다.The battery housing 110 is a case type with a hollow inside, and is formed in a packaging structure that can surround and protect the battery cell 120, and an accommodating space for accommodating the battery cell 120 and the cooling medium is formed therein. can

또한, 배터리 하우징(110)의 상부 일측에는 안전 밸브(140)가 구비될 수 있고, 안전 밸브(140)는 배터리셀(120)의 과열로 인한 파손 발생 시 배터리셀(120)에서 누출되는 가스를 배터리 하우징(110) 외측으로 배출할 수 있다.In addition, a safety valve 140 may be provided on one upper side of the battery housing 110 , and the safety valve 140 prevents gas leaking from the battery cell 120 when damage occurs due to overheating of the battery cell 120 . It may be discharged to the outside of the battery housing 110 .

일 예로써, 안전 밸브(140)는 배터리 하우징(110)의 폭발 방지를 위해 배터리 하우징(110)의 내부 압력이 1.5bar 이상이면 자동으로 개방되도록 동작할 수 있다.As an example, the safety valve 140 may operate to automatically open when the internal pressure of the battery housing 110 is 1.5 bar or more to prevent explosion of the battery housing 110 .

배터리셀(120)은 적어도 하나 또는 그 이상의 복수개로 구비되어 배터리 하우징(110) 내부의 수용공간에 수용될 수 있다.At least one or more battery cells 120 may be provided in the accommodating space inside the battery housing 110 .

이때, 배터리셀(120)이 복수개로 구비되는 경우에는 상호 직렬 또는 병렬로 연결되어 배터리 하우징(110)의 수용공간에 배치될 수 있다.In this case, when a plurality of battery cells 120 are provided, they may be connected to each other in series or in parallel to be disposed in the accommodating space of the battery housing 110 .

또한, 냉각 매체는 배터리셀(120)에서 온도가 가장 높은 부분인 양극과 음극을 덮을 수 있도록 배터리 하우징(110)의 수용공간에 채워질 수 있다.In addition, the cooling medium may be filled in the receiving space of the battery housing 110 so as to cover the anode and the cathode, which are portions having the highest temperature in the battery cell 120 .

이러한 냉각 매체는 배터리 하우징(110)의 수용공간 내에서 자연 대류하며 배터리셀(120)에서 발생되는 열을 전도하는 동시에 냉각시키는 역할을 할 수 있다.Such a cooling medium naturally convections within the receiving space of the battery housing 110 , and may serve to conduct heat generated in the battery cell 120 and cool it at the same time.

본 실시예에서 냉각 매체는 오일에 상변화물질과 산화방지제가 혼합되어 형성될 수 있으며, 상변화물질은 한가지 또는 두가지 이상의 종류를 사용할 수 있다,In this embodiment, the cooling medium may be formed by mixing a phase change material and an antioxidant in oil, and one or two or more types of the phase change material may be used.

일 예로써, 냉각 매체는 오일에 미량의 산화방지제와 녹는점이 다른 분말 형태의 두가지 상변화물질을 혼합하여 제조할 수 있다.As an example, the cooling medium may be prepared by mixing a trace amount of antioxidant and two phase change materials in powder form with different melting points in oil.

여기서, 오일은 화재에 대한 안정성을 확보하기 위해 발화점이 300℃ 이상의 제품을 사용할 수 있고, 예로써 난연 성능을 가지며 절연성이 확보된 광유계 오일, 에스테르 베이스의 합성오일 또는 실리콘 오일 등을 사용할 수 있다.Here, as the oil, a product with a flash point of 300° C. or higher may be used to ensure fire stability, and for example, mineral oil-based oil having flame retardant performance and insulation secured, ester-based synthetic oil, or silicone oil may be used. .

또한, 상변화물질은 파라핀 왁스(paraffin wax)와 네추럴 왁스(natural wax) 등을 사용할 수 있으며, 배터리셀(120)에서 대략 40℃ 이상의 열이 발생되면 용융되면서 열을 흡수할 수 있다.In addition, as the phase change material, paraffin wax, natural wax, or the like may be used, and when heat of about 40° C. or higher is generated in the battery cell 120 , it may melt and absorb heat.

또한, 산화방지제는 BHT(butylated hydroxytoluene) 등을 사용할 수 있다.In addition, as the antioxidant, butylated hydroxytoluene (BHT) or the like may be used.

상기와 같은 구성의 냉각 매체를 배터리 하우징(110) 내에 투입함에 있어서는, 배터리 하우징(110) 내 배터리셀(120)의 쇼크 방지를 위해, 먼저 상변화물질을 투입한 다음 오일을 상온인 상태로 투입할 수 있다.When the cooling medium having the above configuration is put into the battery housing 110 , in order to prevent shock of the battery cells 120 in the battery housing 110 , the phase change material is first put in, and then the oil is put in at room temperature. can do.

이때, 상변화물질은 배터리 하우징(110) 내 발열이 심한 위치에 주로 투입할 수 있고, 상변화물질이 두가지 이상인 경우 혼합한 상태로 투입할 수 있다.At this time, the phase change material may be mainly injected at a location where heat is severe in the battery housing 110 , and when there are two or more phase change materials, the phase change material may be injected in a mixed state.

이와 같은 냉각 매체는 오일에 의해 배터리 하우징(110) 내에서 자연 대류하면서 배터리셀(120)에서 발생되는 열을 전도하며, 오일의 열용량을 통해서도 배터리셀(120)에서 발생된 열을 흡수할 수 있다.Such a cooling medium conducts heat generated in the battery cell 120 while naturally convection in the battery housing 110 by the oil, and can absorb the heat generated in the battery cell 120 through the heat capacity of the oil. .

또한, 배터리셀(120)의 발열에 의해 배터리 하우징(110)의 내부 온도가 40℃ 이상 올라가는 경우 상변화물질이 용융되면서 배터리셀(120)에서 발생되는 열을 일시적으로 흡수할 수 있다.In addition, when the internal temperature of the battery housing 110 rises by 40° C. or more due to the heat of the battery cell 120 , the heat generated in the battery cell 120 may be temporarily absorbed while the phase change material is melted.

열흡수부재(130)는 배터리 하우징(110)의 내측면에 밀착되어 구비되고, 배터리 하우징(110) 내에서 대류하는 냉각 매체와 열교환하여 배터리 하우징(110)의 내부 열을 흡수할 수 있다.The heat absorbing member 130 may be provided in close contact with the inner surface of the battery housing 110 and may absorb internal heat of the battery housing 110 by exchanging heat with a cooling medium convecting within the battery housing 110 .

구체적으로, 열흡수부재(130)는 알루미늄 등의 금속 재질로 이루어진 팩(pack) 또는 파우치(pouch) 형태로 형성될 수 있고, 내부에 상변화물질을 포함하여, 배터리셀(120)에서 열이 발생되면 상변화물질이 고체 형태에서 액체 형태로 용융되면서 배터리 하우징(110)의 내부 열을 흡수할 수 있다.Specifically, the heat absorbing member 130 may be formed in the form of a pack or pouch made of a metal material such as aluminum, and includes a phase change material therein, so that heat is generated from the battery cell 120 . When generated, the phase change material may absorb internal heat of the battery housing 110 while melting from a solid form to a liquid form.

더불어, 열흡수부재(130)는 상변화물질과 함께 열전달촉진제로서 그라파이트 파우더(graphite powder)를 더 포함할 수 있다.In addition, the heat absorbing member 130 may further include graphite powder as a heat transfer promoter together with the phase change material.

본 실시예에서 상변화물질로 사용되는 파라핀 왁스와 네추럴 왁스의 경우, 상변화를 일으키는 동안 용융열에 의해 부피의 40배에 해당하는 많은 에너지를 일시에 제거할 수 있으나, 낮은 열전도도를 가짐으로써 이를 해결하기 위해 열전달촉진제인 그라파이트 파우더를 혼합하여 사용할 수 있다.In the case of paraffin wax and natural wax used as the phase change material in this embodiment, a large amount of energy equivalent to 40 times the volume can be removed at once by heat of fusion during the phase change, but by having low thermal conductivity, this To solve the problem, graphite powder, which is a heat transfer accelerator, can be mixed and used.

이에 따라, 본 실시예에서는 상변화물질에 그라파이트 파우더를 소정량 포함하여, 상변화물질이 가지는 용융현상에 의한 열흡수력을 감소시키지 않으면서도 열전달력이 떨어지는 현상을 획기적으로 개선할 수 있다.Accordingly, in the present embodiment, a phenomenon in which the heat transfer power is reduced can be remarkably improved without reducing the heat absorption power due to the melting phenomenon of the phase change material by including a predetermined amount of graphite powder in the phase change material.

이와 같이 구성된 열흡수부재(130)는 배터리 하우징(110) 내에서 열 발생이 심한 위치에 설치될 수 있는데, 일 예로써 배터리셀(120)의 버스 바(bus bar)와 인접한 배터리 하우징(110) 내의 상부 내측면에 설치될 수 있고, 경우에 따라 배터리 하우징(110) 내의 측면에 추가로 설치될 수 있다.The heat absorbing member 130 configured as described above may be installed at a position where heat is generated in the battery housing 110 . As an example, the battery housing 110 adjacent to a bus bar of the battery cell 120 . It may be installed on the upper inner surface of the inner body, and in some cases may be additionally installed on the side surface of the battery housing 110 .

더욱이, 열흡수부재(130)는 배터리 하우징(110)의 상부 및 측면 가장자리 쪽 내측면에 밀착되어 설치됨으로써 흡수한 열을 배터리 하우징(110) 외부로 용이하게 방출할 수 있다.Furthermore, the heat absorbing member 130 is installed in close contact with the inner surface of the upper and side edges of the battery housing 110 , so that the absorbed heat can be easily discharged to the outside of the battery housing 110 .

또한, 배터리 하우징(110) 내의 상부에는 열흡수부재(130)를 지지하는 금속 재질의 지지네트(150)가 설치될 수 있다.In addition, a support net 150 made of a metal material for supporting the heat absorbing member 130 may be installed in the upper portion of the battery housing 110 .

이때, 지지네트(150)는 열흡수부재(130)의 상면이 배터리 하우징(110)의 상부 내측면과 밀착되도록 열흡수부재(130)의 하부를 받쳐 지지하며, 네트 사이의 구멍으로는 냉각 매체가 유동할 수 있다.At this time, the support net 150 supports and supports the lower portion of the heat absorbing member 130 so that the upper surface of the heat absorbing member 130 is in close contact with the upper inner surface of the battery housing 110 , and a cooling medium is formed through a hole between the nets. can flow.

한편, 본 실시예의 배터리팩(100)은 복수의 배터리셀(120) 사이에 각각 열전도부재(160)를 개재하여 구비할 수 있다.Meanwhile, the battery pack 100 of the present embodiment may be provided with a heat-conducting member 160 interposed between each of the plurality of battery cells 120 .

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩(100)에 복수의 열전도부재(160)가 구비된 구성을 도시한 것이다.2 illustrates a configuration in which a plurality of heat-conducting members 160 are provided in the battery pack 100 according to the second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 열전도부재(160)는 열전도도가 높은 금속재 등의 재질로 형성될 수 있고, 판체 형태로 형성되어 복수의 배터리셀(120) 사이에 밀착되어 구비될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the heat-conducting member 160 may be formed of a material having high thermal conductivity, such as a metal material, and may be formed in a plate shape to be provided in close contact between the plurality of battery cells 120 .

구체적으로, 복수의 배터리셀(120) 사이에 각각 밀착되어 구비된 열전도부재(160)는 상단이 상측으로 연장 형성되어 지지네트(150)를 지지하여 지지네트(150)가 처지는 것을 방지하고, 배터리셀(120)에서 발생되는 열을 냉각 매체와 열흡수부재(130) 쪽으로 전달하는 역할을 할 수 있다.Specifically, the heat-conducting member 160 provided in close contact with each other between the plurality of battery cells 120 has an upper end extending upward to support the support net 150 to prevent the support net 150 from sagging, and to prevent the battery from sagging. It may serve to transfer the heat generated in the cell 120 toward the cooling medium and the heat absorbing member 130 .

또한, 배터리 하우징(110)의 외측면에는 열전달효율을 높이기 위해 발열페인트가 도포될 수 있다.In addition, a heating paint may be applied to the outer surface of the battery housing 110 to increase heat transfer efficiency.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩(100)은 배터리 하우징(110) 내에 채워지는 냉각 매체를 통해 배터리 하우징(110) 내부의 온도를 균일하게 제어할 수 있다. As described above, the battery pack 100 according to the first embodiment of the present invention can uniformly control the temperature inside the battery housing 110 through the cooling medium filled in the battery housing 110 .

특히, 배터리셀(120)에서 열이 발생하여 배터리 하우징(110) 내부 온도가 높아지면, 냉각 매체가 자연 대류하면서 배터리셀(120)에서 발생되는 열을 전도하는 동시에 냉각시킬 수 있고, 열흡수부재(130)를 통해 배터리 하우징(110) 내 급속한 온도 상승을 억제할 수 있다.In particular, when heat is generated in the battery cell 120 and the internal temperature of the battery housing 110 is increased, the cooling medium can conduct heat generated in the battery cell 120 and cool it at the same time as natural convection is conducted, and the heat absorbing member Through 130 , it is possible to suppress a rapid temperature rise in the battery housing 110 .

또한, 배터리팩(100)에서 발생되는 화재는 주로 내부 온도 상승으로 인한 배터리셀(120)의 파손으로 인해 발생되는데, 배터리셀(120)이 파손되면 가스와 전해액이 분출되어 산소와 반응하면서 폭발로 이어질 수 있다.In addition, the fire generated in the battery pack 100 mainly occurs due to the damage of the battery cell 120 due to the increase in internal temperature. can lead

이에, 본 실시예의 배터리팩(100)은 배터리 하우징(110)의 내부 온도를 균일하게 제어할 수 있어, 배터리셀(120)의 열폭주(thermal runaway) 및 그로 인한 파손을 방지할 수 있고, 배터리셀(120)의 파손이 발생되더라도 냉각 매체가 가스와 전해액이 분출되는 파손 부위로 유입되는 동시에, 냉각 매체가 강제 순환되면서 가스와 전해액을 제거함으로써, 가스와 전해액이 외부 산소와 접촉하는 것을 차단하여 화재 및 폭발이 발생되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the battery pack 100 of the present embodiment can uniformly control the internal temperature of the battery housing 110 , thereby preventing thermal runaway of the battery cell 120 and damage thereof. Even if the cell 120 is damaged, the cooling medium flows into the damaged area where the gas and the electrolyte are ejected, and at the same time, the cooling medium is forcibly circulated to remove the gas and the electrolyte, thereby preventing the gas and the electrolyte from coming into contact with external oxygen. It can prevent fire and explosion from occurring.

한편, 도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩(200)의 구성을 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 3 shows the configuration of the battery pack 200 according to the second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩(200)은, 앞서 설명한 제1 실시예의 배터리팩(100)을 순환식으로 구성한 것으로서, 배터리 하우징(110), 배터리셀(120) 및 열흡수부재(130)와 함께, 순환라인(210), 열교환기(220) 및 펌프부재(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the battery pack 200 according to the second embodiment of the present invention is a cyclic configuration of the battery pack 100 of the first embodiment described above, and includes a battery housing 110 and a battery cell 120 . ) and the heat absorbing member 130 , and may include a circulation line 210 , a heat exchanger 220 , and a pump member 230 .

즉, 본 실시예에에 따른 배터리팩(200)은 냉각 성능의 향상을 위해 오일 순환식으로 구성될 수 있으며, 이에 따라 배터리 하우징(110) 내의 수용공간에 절연성의 오일이 채워질 수 있다.That is, the battery pack 200 according to the present embodiment may be configured as an oil circulation type to improve cooling performance, and accordingly, insulating oil may be filled in the receiving space in the battery housing 110 .

또한, 본 실시예에서도 역시 배터리 하우징(110)의 내측면에 열흡수부재(130)가 구비될 수 있으며, 열흡수부재(130)는 배터리 하우징(110) 내에서 대류하는 오일과 열교환하여 배터리 하우징(110)의 내부 열을 흡수할 수 있다.Also, in this embodiment, the heat absorbing member 130 may be provided on the inner surface of the battery housing 110 , and the heat absorbing member 130 exchanges heat with oil convecting in the battery housing 110 to heat the battery housing. (110) can absorb the internal heat.

더욱이, 열흡수부재(130)는 배터리 하우징(110)의 상부 및 측면 가장자리 쪽 내측면에 설치됨으로써 흡수한 열을 배터리 하우징(110) 외부로 용이하게 방출할 수 있다.Moreover, the heat absorbing member 130 is installed on the inner side of the upper and side edges of the battery housing 110 , so that the absorbed heat can be easily discharged to the outside of the battery housing 110 .

순환라인(210)은 오일이 유동하는 파이프로서, 배터리 하우징(110) 내의 오일을 외부로 배출 및 회수하여 순환시킬 수 있도록 배터리 하우징(110)의 외측에 루프 형태로 연결될 수 있다.The circulation line 210 is a pipe through which oil flows, and may be connected to the outside of the battery housing 110 in the form of a loop so that the oil in the battery housing 110 can be discharged and recovered to the outside and circulated.

열교환기(220)는 순환라인(210) 상에 구비되어 순환라인(210)을 통해 순환되는 오일의 온도를 조절할 수 있다.The heat exchanger 220 may be provided on the circulation line 210 to control the temperature of the oil circulated through the circulation line 210 .

즉, 열교환기(220)는 순환라인(210)을 통해 순환되는 오일과 열교환하여 오일을 온도를 적정 온도로 조절할 수 있다.That is, the heat exchanger 220 may heat exchange with the oil circulated through the circulation line 210 to adjust the temperature of the oil to an appropriate temperature.

펌프부재(230)는 순환라인(210) 상에 구비되어 배터리 하우징(110) 내의 오일을 일정 유속으로 순환라인(210)을 통해 순환시킬 수 있다.The pump member 230 is provided on the circulation line 210 to circulate the oil in the battery housing 110 through the circulation line 210 at a constant flow rate.

일 예로써, 순환라인(210)을 통해 순환되어 배터리 하우징(110)으로 유입되는 오일은 유속이 1m/sec를 넘어가면 정전기를 발생시킬 수 있는 가능성이 있으므로, 펌프부재(230)를 통해 오일의 유속을 0.5 내지 1m/sec로 조절할 수 있다.As an example, the oil circulated through the circulation line 210 and introduced into the battery housing 110 may generate static electricity when the flow rate exceeds 1 m/sec. The flow rate can be adjusted from 0.5 to 1 m/sec.

더불어, 순환라인(210)의 유로가 지나치게 좁아지면 난류현상과 함께 정전기 발생 가능성이 있으며, 예를 들어 펌프부재(230)가 분당 1리터로 펌핑 동작하는 경우 유로는 직경이 4.5mm 이상으로 형성되어야 한다.In addition, when the flow path of the circulation line 210 is too narrow, there is a possibility of generating static electricity along with turbulence. For example, when the pump member 230 pumps at 1 liter per minute, the flow path should have a diameter of 4.5 mm or more do.

또한, 순환라인(210) 상에는 오일의 유속을 검출하는 유속센서(미도시)가 구비될 수 있고, 펌프부재(230)는 유속센서(미도시)에 의해 검출된 오일의 유속값에 따라 펌핑량을 제어하여, 순환라인(210)을 통해 순환되는 오일의 유속을 적정 유속이 되도록 조절할 수 있다.In addition, a flow rate sensor (not shown) for detecting the flow rate of oil may be provided on the circulation line 210 , and the pump member 230 is pumped according to the flow rate value of the oil detected by the flow rate sensor (not shown). By controlling the flow rate of the oil circulated through the circulation line 210 can be adjusted to be an appropriate flow rate.

한편, 본 실시예의 배터리팩(200)은 팽창탱크(240)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the battery pack 200 of this embodiment may further include an expansion tank 240 .

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩(200)에 팽창탱크(240)가 구비된 구성을 도시한 것이다.4 shows a configuration in which the expansion tank 240 is provided in the battery pack 200 according to the second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 배터리 하우징(110)의 상부에는 연결관(250)을 통해 팽창탱크(240)가 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4 , an expansion tank 240 may be connected to an upper portion of the battery housing 110 through a connection pipe 250 .

여기서, 연결관(250)은 배터리 하우징(110)과 팽창탱크(240) 사이에 연결되어 구비되고, 연결관(250) 내부에는 배터리 하우징(110)과 팽창탱크(240)를 연통하는 토출유로(251)가 형성될 수 있다.Here, the connection pipe 250 is provided to be connected between the battery housing 110 and the expansion tank 240 , and a discharge flow path communicating the battery housing 110 and the expansion tank 240 in the connection pipe 250 ( 251) may be formed.

이와 같은 팽창탱크(240)는 내부가 중공된 용기로서, 오일을 보충하고 오일의 열팽창을 해소하기 위해 구비될 수 있으며, 팽창탱크(240)의 커버에는 핀홀(241)이 형성되어, 배터리 하우징(110) 내부에서 발생하는 가스를 핀홀(241)을 통해 자연 배출할 수 있다.The expansion tank 240 is a container with a hollow inside, and may be provided to replenish oil and resolve thermal expansion of the oil, and a pinhole 241 is formed in the cover of the expansion tank 240, the battery housing ( 110) The gas generated inside may be naturally discharged through the pinhole 241.

또한, 배터리 하우징(110)과 팽창탱크(240) 사이에 연결되는 연결관(250)은 직경이 길이의 1/10 이하로 형성될 수 있다.In addition, the connecting pipe 250 connected between the battery housing 110 and the expansion tank 240 may have a diameter of 1/10 or less of the length.

이에 따라, 연결관(250) 내부의 토출유로(251)를 좁게 형성하여, 열팽창에 의해 오일이 토출유로(251)를 통해 팽창탱크(240)로 토출되는 경우 토출유로(251) 내부에서 대류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the discharge flow path 251 inside the connection pipe 250 is narrowly formed, and the oil is discharged to the expansion tank 240 through the discharge flow path 251 by thermal expansion, convection is generated inside the discharge flow path 251. can be prevented from occurring.

이때, 토출유로(251)로 유입되는 고온의 오일이 토출유로(251) 내부에서 대류를 일으키게 되면, 고온의 오일이 산화될 수 있으며, 이를 억제하기 위해 연결관(250)은 직경을 길이 대비 1/10 이하로 형성할 수 있다.At this time, when the high-temperature oil flowing into the discharge passage 251 causes convection inside the discharge passage 251, the high-temperature oil may be oxidized. /10 or less.

더불어, 배터리 하우징(110)의 상부 일측에 안전 밸브(140)가 구비될 수 있고, 안전 밸브(140)는 배터리셀(120)의 과열로 인한 파손 발생 시 배터리셀(120)에서 누출되는 가스를 배터리 하우징(110) 외측으로 배출할 수 있다.In addition, a safety valve 140 may be provided on one upper side of the battery housing 110 , and the safety valve 140 prevents gas leaking from the battery cell 120 when damage occurs due to overheating of the battery cell 120 . It may be discharged to the outside of the battery housing 110 .

이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩(200)은, 배터리 하우징(110) 내에 채워진 오일을 외부로 강제 순환시켜 내부 열을 외부로 방출할 수 있도록 구성됨으로써, 냉각 효율을 증대시킬 수 있고, 이를 통해 배터리 하우징(110) 내부의 온도를 균일하게 제어하여 배터리 효율을 증대시킬 수 있다.As described above, the battery pack 200 according to the second embodiment of the present invention is configured to forcibly circulate the oil filled in the battery housing 110 to the outside to discharge internal heat to the outside, thereby increasing cooling efficiency. and, through this, the temperature inside the battery housing 110 may be uniformly controlled to increase battery efficiency.

또한, 배터리 하우징(110)의 내부 온도를 균일하게 제어하여 배터리셀(120)의 열폭주(thermal runaway) 및 그로 인한 파손을 방지할 수 있고, 배터리셀(120)이 파손되더라도 오일이 가스와 전해액이 분출되는 파손 부위로 유입되고, 오일이 강제 순환되면서 가스와 전해액을 제거함으로써, 가스와 전해액이 외부 산소와 접촉하는 것을 차단하여 화재 및 폭발이 발생되는 것을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to uniformly control the internal temperature of the battery housing 110 to prevent thermal runaway of the battery cell 120 and its damage, and even if the battery cell 120 is damaged, oil is converted into gas and electrolyte. By removing the gas and the electrolyte while flowing into the ejected damaged part and the oil is forcibly circulated, it is possible to prevent the gas and the electrolyte from coming into contact with external oxygen, thereby preventing fire and explosion.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩(100,200)은, 배터리팩 내부의 온도를 균일하게 제어하여 배터리 효율을 증대시킬 수 있고, 배터리팩(100,200)의 과열, 과충전, 단락 및 충격 등의 비정상적인 상태로 인해 배터리셀(120)이 손상되거나 파손되더라도 가스와 전해액의 누출을 완벽히 차단할 수 있어, 화재의 전파 및 폭발을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, the battery packs 100 and 200 according to the embodiment of the present invention can increase battery efficiency by uniformly controlling the temperature inside the battery pack, and overheat, overcharge, short circuit and Even if the battery cell 120 is damaged or damaged due to an abnormal state such as an impact, it is possible to completely block the leakage of gas and electrolyte, thereby effectively preventing the spread of fire and explosion.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples in order to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.

따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the present invention should be construed as including all changes or modifications derived based on the technical idea of the present invention in addition to the embodiments disclosed herein are included in the scope of the present invention.

100,200 : 배터리팩 110 : 배터리 하우징
120 : 배터리셀 130 : 열흡수부재
140 : 안전 밸브 150 : 지지네트
160 : 열전도부재 210 : 순환라인
220 : 열교환기 230 : 펌프부재
240 : 팽창탱크 250 : 연결관100,200: battery pack 110: battery housing
120: battery cell 130: heat absorbing member
140: safety valve 150: support net
160: heat conduction member 210: circulation line
220: heat exchanger 230: pump member
240: expansion tank 250: connection pipe

Claims (7)

내부에 냉각 매체가 채워지는 배터리 하우징;
상기 배터리 하우징의 내부에 구비되는 적어도 하나의 배터리셀;
상기 배터리 하우징의 상부 내측면에 밀착되어 구비되고, 내부에 상변화물질을 포함하여 상기 배터리 하우징의 내부 온도가 소정 온도 이상 높아지면, 상기 상변화물질이 용융되면서 상기 냉각 매체와 열교환하여 상기 배터리 하우징의 내부 열을 흡수하는 열흡수부재; 및
상기 배터리 하우징의 내부에서 상기 열흡수부재의 하부를 받쳐 지지하고, 상기 냉각 매체가 통과하도록 네트(net) 형태로 형성되는 지지네트를 포함하고,
상기 냉각 매체는,
오일과 분말 형태의 상변화물질을 포함하고, 상기 열흡수부재 및 상기 배터리셀과의 열교환에 의해 상기 배터리 하우징 내부를 자연 대류하며 상기 배터리셀에서 발생되는 열을 전달하고, 상기 오일과 상기 상변화물질을 통해 내부 열을 흡수하는 배터리팩.
a battery housing with a cooling medium filled therein;
at least one battery cell provided inside the battery housing;
The battery housing is provided in close contact with the upper inner surface of the battery housing, and when the internal temperature of the battery housing is higher than a predetermined temperature by including a phase change material therein, the phase change material is melted and heat exchanged with the cooling medium to exchange the battery housing a heat absorbing member for absorbing internal heat of the; and
and a support net formed in the form of a net to support and support the lower portion of the heat absorbing member in the battery housing, and to allow the cooling medium to pass therethrough;
The cooling medium is
It contains a phase change material in the form of oil and a powder, naturally convections inside the battery housing by heat exchange with the heat absorbing member and the battery cell, and transfers heat generated in the battery cell, and the oil and the phase change A battery pack that absorbs internal heat through the material.
 제 1항에 있어서,
상기 냉각 매체의 오일은,
난연성과 절연성을 갖는 오일로 형성되어, 상기 배터리셀의 파손되는 경우, 파손 부위로 유입되어 상기 파손 부위에서 분출되는 가스와 전해액을 제거하는 배터리팩.
The method of claim 1,
The oil of the cooling medium is
A battery pack that is formed of oil having flame retardancy and insulation and, when the battery cell is damaged, flows into the damaged area and removes the gas and electrolyte discharged from the damaged area.
 제 1항에 있어서,
상기 배터리 하우징의 외측에 루프 형태로 연결되는 순환라인;
상기 순환라인 상에 구비되고, 상기 배터리 하우징 내의 냉각 매체를 일정 유속으로 상기 순환라인을 통해 순환시키는 펌프부재; 및
상기 순환라인을 통해 순환되는 상기 냉각 매체의 온도를 조절하는 열교환기를 포함하고,
상기 펌프부재는 정전기 억제를 위해 상기 냉각 매체의 유속을 0.5 내지 1m/sec로 조절하는 배터리팩.
The method of claim 1,
a circulation line connected to the outside of the battery housing in a loop shape;
a pump member provided on the circulation line and circulating the cooling medium in the battery housing through the circulation line at a constant flow rate; and
and a heat exchanger for controlling the temperature of the cooling medium circulated through the circulation line,
The pump member is a battery pack for controlling the flow rate of the cooling medium to 0.5 to 1 m / sec to suppress static electricity.
 제 3항에 있어서,
상기 배터리 하우징과 연통하도록 연결되고 내부에 냉각 매체를 수용하여, 상기 배터리 하우징으로 부족한 냉각 매체를 보충하거나, 상기 배터리 하우징 내의 열팽창된 냉각 매체를 회수하는 팽창탱크를 더 포함하는 배터리팩.
4. The method of claim 3,
and an expansion tank connected to communicate with the battery housing and accommodating the cooling medium therein to supplement the insufficient cooling medium in the battery housing or to recover the thermally expanded cooling medium in the battery housing.
 제 1항에 있어서,
상기 상변화물질은,
파라핀 왁스와 네추럴 왁스 중 적어도 하나를 포함하는 배터리팩.
The method of claim 1,
The phase change material is
A battery pack comprising at least one of paraffin wax and natural wax.
 제 1항에 있어서,
상기 열흡수부재는,
상기 상변화물질에 열전달력을 촉진시키기 위한 그라파이트 파우더를 더 포함하는 배터리팩.
The method of claim 1,
The heat absorbing member,
The battery pack further comprising graphite powder for promoting heat transfer to the phase change material.
 제 1항에 있어서,
상기 배터리 하우징의 외측면에는 열전달효율을 높이기 위한 발열페인트가 도포되는 배터리팩.The method of claim 1,
A battery pack in which a heating paint is applied to an outer surface of the battery housing to increase heat transfer efficiency.
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