KR102358433B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 배터리 셀과, 배터리 셀의 수납 공간을 제공하는 케이스와, 수납 공간과 케이스 외부를 연결하는 배기관과, 배기관에 연결된 처리제 용기와, 배기관과 처리제 용기 사이에 개재된 개폐 수단을 포함한다.
본 발명에 의하면, 임계치 이상의 내압 상승에 따라 배출 가스가 분출될 때, 가스 배출을 감지하고, 배출 가스의 유해 물질을 제거하거나 위험성을 낮추기 위한 처리제를 공급함으로써 배터리 팩을 구동 전원으로 하는 기기 주변의 불특성 다수인이 위험 상황을 인식하지 못한 상황에서 유해 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 임계치 이상의 내압 상승에 따라 배출 가스가 분출될 때, 가스 배출을 감지하고, 배출 가스의 유해 물질을 제거하거나 위험성을 낮추기 위한 처리제를 공급함으로써 배터리 팩을 구동 전원으로 하는 기기 주변의 불특성 다수인이 위험 상황을 인식하지 못한 상황에서 유해 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
배터리 셀;
상기 배터리 셀의 수납 공간을 제공하는 케이스;
상기 수납 공간과 케이스 외부를 연결하는 배기관;
상기 배기관에 연결된 처리제 용기; 및
상기 배기관과 처리제 용기 사이에 개재된 개폐 수단;을 포함한다.
예를 들어, 상기 처리제 용기에는 물 또는 물에 혼합된 알칼리성 물질이 수용되어 있다.
예를 들어, 상기 개폐 수단은 배기관을 흐르는 배출 가스의 유무에 따라 폐쇄되어 있거나 또는 개방된다.
예를 들어, 상기 개폐 수단은 상기 배기관의 압력 또는 유속을 감지하여 개방된다.
예를 들어, 상기 개폐 수단은 개방 압력과 폐쇄 압력 간의 압력 차이에 의해 개폐된다.
예를 들어, 상기 개폐 수단은,
상기 배기관과 연결되는 개구를 정의하는 격벽;
상기 개구를 덮도록 상기 격벽에 밀착되어 있는 차단 블록; 및
상기 차단 블록을 개구를 향하여 밀착시키도록 탄성 바이어스 되어 있는 탄성체를 포함한다.
예를 들어, 상기 개폐 수단은, 전기적인 신호에 따라 개폐 동작을 수행하는 밸브를 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은 임계치를 초과하는 내압에 반응하여 파단되는 안전 벤트를 포함하고,
상기 배기관과 상기 안전 벤트는 상기 수납 공간을 통하여 서로 연결되어 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은 다수의 배터리 셀을 포함하고,
상기 다수의 배터리 셀의 안전 벤트는 상기 케이스의 내벽에 의해 정의되는 단일 수납 공간을 통하여 배기관과 연결되어 있다.
예를 들어, 상기 배기관은 상기 케이스로부터 상기 배터리 팩이 장착된 차량의 외부까지 연장되는 배기 경로를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 배터리 팩은, 임계치 이상의 내압 상승에 따라 배출 가스가 분출될 때, 가스 배출을 감지하고, 배출 가스의 유해 물질을 제거하거나 위험성을 낮추기 위한 처리제를 공급한다. 이로써 배터리 팩을 구동 전원으로 하는 차량 등의 기기 주변에서 유해 환경을 제거할 수 있고, 차량의 운전자, 보행자, 정비사 등 불특정 다수인이 인식하지 못한 상황에서 유해 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 케이스 외부의 처리제 용기로부터 처리제를 공급함으로써 처리제 공급과 관련하여 배터리 셀 및 제어부가 장착되는 케이스 내부에 별도의 장착 공간을 요구하지 않음으로써 전체 배터리 팩의 사이즈를 경량화시킬 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2의 III-III 선에 따른 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 처리제의 공급과 관련된 개폐 수단을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b에는 개폐 수단의 폐쇄 상태와 개방 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개폐 수단의 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 7에는 본 발명의 배터리 팩이 차량에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3에는 도 2의 III-III 선에 따른 단면도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀(C)과 상기 배터리 셀(C)의 수납 공간(G)을 제공하는 케이스(110)와, 상기 수납 공간(G)과 케이스(110) 외부를 연결해주는 배기관(120)을 포함한다.
상기 배터리 셀(C)은, 예컨대, 리튬-이온 배터리를 포함할 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 배터리 셀(C)은 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극판(미도시) 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(미도시)를 포함하는 전극 집전체(미도시)를 포함하며, 고출력, 고용량의 배터리 셀(C)을 제공하기 위하여 복수의 제1, 제2 전극판 및 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(C)은 상기 전극 집전체(미도시)와 전기적으로 연결되며, 배터리 셀(C)의 외부로 노출된 전극 단자(15)를 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀(C)은 제1, 제2 전극판(미도시)과 각각 전기적으로 연결되어 서로 다른 극성을 갖는 전극 단자(15)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩은 둘 이상 다수의 배터리 셀(C)을 포함할 수 있고, 다수의 배터리 셀(C)은 이웃하는 전극 단자(15)를 연결하는 버스 바(18)를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 다수의 배터리 셀(C)은 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 방식으로 서로 연결될 수 있다. 이렇게 전기적으로 연결된 다수의 배터리 셀(C) 중에서 전기 패스의 양단을 형성하는 배터리 셀(C)의 전극 단자(15)는 케이스(110) 외부로 돌출된 외부 단자(115)와 연결될 수 있다. 상기 외부 단자(115)는 외부 기기(미도시), 그러니까, 외부 부하 또는 외부 충전기와 연결되어, 충, 방전 패스의 경로를 형성할 수 있다.
상기 배터리 셀(C)은, 사전에 설정된 임계치를 초과하는 내압에 반응하여 파단되면서 내압을 해소하기 위한 안전 벤트(V)를 포함한다. 상기 안전 벤트(V)의 파단과 함께 수납 공간(G)으로 유출된 배출 가스는 수납 공간(G)과 연결된 배기관(120)을 통하여 외부로 배기될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제어부(20)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(20)는, 상기 배터리 셀(C)과 더불어 수납 공간(G) 내에 함께 수용될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(20)는, 배터리 셀(C)의 전압, 온도, 전류와 같은 상태 정보를 모니터링하고, 취합된 상태 정보로부터 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(20)는 과충전, 과방전과 같은 이상 동작 상황에서 배터리 셀(C)의 폭발, 발화 같은 안전 사고의 예방을 위한 안전 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 제어부(20)는, 배터리 셀(C)의 온도, 전압, 전류 등의 측정을 위한 써미스터, 홀 센서 등의 센서류(미도시)를 포함할 수 있고, 각 센서류로부터 제어부(20)로 연장되는 배선(미도시) 등을 포함할 수 있다.
상기 케이스(110)는 다수의 배터리 셀(C)과, 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제어부(20)를 수납하기 위한 수납 공간(G)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 수납 공간(G)은 케이스(110)의 내벽에 의해 정의될 수 있다. 상기 케이스(110)는 배터리 셀(C)을 사이에 두고 서로 마주하는 방향으로 결합되는 제1, 제2 케이스(111,112)를 포함할 수 있다.
상기 배기관(120)은, 상기 케이스(110)와 연결된 일단으로부터 케이스(110) 외부로 돌출된 타단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배기관(120)은 수납 공간(G)의 가스를 외부로 배출하기 위한 배기 경로를 제공할 수 있다. 이를 위해, 상기 배기관(120)은 케이스(110)로부터 외부로 돌출된 중공 파이프 부재로 마련될 수 있다.
상기 배기관(120)은 케이스(110)의 수납 공간(G)을 통하여 배터리 셀(C)의 안전 벤트(V)와 연결되어 있다. 예를 들어, 상기 케이스(110)의 수납 공간(G) 내에는 다수의 배터리 셀(C)이 수용될 수 있고, 각 배터리 셀(C) 마다 마련된 각각의 안전 벤트(V)는 수납 공간(G)을 통하여 배기관(120)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 안전 벤트(V)의 파단과 함께 수납 공간(G)으로 빠져나온 배출 가스는 수납 공간(G)과 연통되어 있는 배기관(120)을 통하여 케이스(110) 외부로 배기될 수 있다. 이때, 상기 수납 공간(G)은, 케이스(110) 내벽에 의해 정의되는 단일 수납 공간일 수 있다. 즉, 각 배터리 셀(C) 마다 마련된 각각의 안전 벤트(V)는 구획되지 않은 단일 수납 공간(G)을 통하여 배기관(120)과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 케이스(110)의 수납 공간(G)을 통하여 안전 벤트(V)와 배기관(120)을 서로 연결시킴으로써, 안전 벤트(V)와 배기관(120) 사이를 연결하기 위한 별도의 배기 덕트를 만들 필요가 없다. 이에 따라, 부품 점수를 감소시킬 수 있고, 배기 덕트의 장착에 소용되는 시간 및 공정을 줄일 수 있다. 또한, 안전 벤트(V)와 배기관(120) 사이의 넓은 수납 공간(G)을 통하여 배출 가스를 임시로 수용할 수 있고, 순간적으로 많은 배출 가스가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 팩은, 주 동력이나 보조 동력을 제공하기 위해 차량에 탑재될 수 있다. 만일, 배기관(120)을 통하여 많은 양의 배기 가스가 일시적으로 배출되면, 탑승자가 있는 차량의 내부 또는 보행자나 정비사와 같은 불특정 다수인 있는 차량의 외부로 인체 유해 가스가 방출될 수 있다. 예를 들어, 상기 수납 공간(G)은 안전 벤트(V)와 배기관(120) 사이에서 버퍼 역할을 할 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은 배기관(120)과 연결되어 있는 처리제 용기(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 처리제 용기(180) 내부에는 수납 공간(G)으로부터 배출된 배기 가스의 유해 물질을 제거하거나 또는 위험성을 낮추기 위한 처리제가 수용되어 있다. 보다 구체적으로, 상기 처리제는 물 및/또는 알칼리 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리제는 물이나, 물에 혼합된 알칼리 물질로 마련될 수 있다.
상기 처리제는 수납 공간으로부터 배출된 배기 가스를 희석시키거나 또는 중화시킴으로써 배기 가스 중에 포함된 인체 유해 물질을 제거하거나 또는 위험성을 낮추는 역할을 할 수 있다.
상기 수납 공간(G)에는 전기 화학적인 반응이 일어나는 다수의 배터리 셀(C)들이 수용되어 있다. 이러한 전기 화학적인 반응으로부터 인이나 불화수소를 포함하는 인체 유해 물질이 생성될 수 있고, 배터리 셀(C)의 이상 상황에서, 안전 벤트(V)가 파단되면서 내부의 유해 물질이 수납 공간(G)으로 배출될 수 있다. 이러한 유해 물질은 처리제 용기(180)로부터 공급된 처리제에 의해 희석되거나 또는 중화됨으로써 그 위험성이 낮아진 상태에서 배기관(120)을 통하여 외부로 배기될 수 있다.
상기 처리제로서 물은, 유해 물질을 희석시키고, 유해물질의 확산을 억제할 수 있다. 예를 들어, 유해 물질로서의 불화수소를 물에 용해시켜 불산으로 만들고 증기의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 유해 물질을 물에 용해시킴으로써 증기압을 낮추고 끓는점을 높이며 결과적으로 유해 물질의 확산 위험성을 낮출 수 있다.
상기 처리제로서 물과 함께 혼합된 알칼리 물질은 불화수소와의 중화반응을 유도하여 불화수소를 제거할 수 있다. 여기서, 알칼리 물질로서는 분쇄된 석회석, 나트륨 중탄산염이나 소다 재 등을 예시할 수 있다. 예를 들어, 이러한 알칼리 물질은 물과 함께, 배출 가스가 흐르는 배기관(120)으로 공급될 수 있다.
도 4에는 처리제의 공급과 관련된 개폐 수단을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 그리고, 도 5a 및 도 5b에는 개폐 수단의 폐쇄 상태와 개방 상태를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배기관(120)과 처리제 용기(180) 사이에는 개폐 수단(150)이 개재될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 개폐 수단(150)은, 처리제 용기(180)와 배기관(120)을 연결하는 연결관(130)에 배치될 수 있다. 상기 연결관(130)은 처리제 용기(180)로부터 배기관(120)에 이르는 처리제의 공급 경로를 제공할 수 있다.
상기 개폐 수단(150)은 처리제 용기(180)와 배기관(120) 사이를 선택적으로 차단/연결한다. 예를 들어, 배터리 셀(C)의 정상적인 환경에서는 상기 배기관(120) 내에 유동 흐름이 발생되지 않는다. 그러나, 배터리 셀(C)의 비정상적인 환경에서는 안전 벤트(V)의 파단과 함께 수납 공간(G)으로부터의 배출 가스가 배기관(120)을 통하여 외부로 방출된다. 이렇게 배기관(120)에 유동 흐름이 발생되면, 유동 흐름을 감지한 개폐 수단(150)이 개방되면서, 처리제 용기(180)로부터 배기관(120)으로 처리제가 공급된다. 이에 따라, 배기관(120) 내의 배출 가스는 처리제와의 반응을 통하여 그 유해 물질이 제거되거나 위험성이 낮아지게 된다.
상기 개폐 수단(150)은, 개방 압력(P1)과 폐쇄 압력(P2) 간의 압력 차이에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 여기서, 상기 개방 압력(P1)과 폐쇄 압력(P2)은 개폐 수단(150)의 서로 반대 편에서 서로 마주하는 방향으로 작용하는 압력을 의미한다. 상기 개폐 수단(150)은 개방 압력(P1)과 폐쇄 압력(P2) 간의 압력 차이에 따라 개방되거나 또는 폐쇄된다.
보다 구체적으로, 개방 압력(P1)이란 개폐 수단(150)을 개방하려는 방향으로 작용하는 압력을 의미한다. 그리고, 폐쇄 압력(P2)이란 개폐 수단(150)을 닫으려는 방향으로 작용하는 압력을 의미한다. 예를 들어, 상기 개방 압력(P1)은, 처리제 용기(180)의 압력을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 패쇄 압력(P2)은, 배기관(120)의 내부 압력을 의미할 수 있다.
상기 개폐 수단(150)은 폐쇄 방향으로 탄성 바이어스되어 있는 탄성체(155)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 폐쇄 압력(P1)은 배기관(120)의 내부 압력과 탄성체(155)의 탄성 압력을 더한 합산 압력이 될 수 있다.
예를 들어, 압력과 속도를 포함하는 유체 에너지의 보존에 따라, 수납 공간(G)의 배출 가스가 배기관(120)을 타고 흐르면서 유속 증가와 함께 배기관(120) 내의 압력은 감소할 수 있다. 이에 따라, 개폐 수단(150)의 양편으로 작용하는 개방 압력(P1) 및 폐쇄 압력(P2) 중에서 폐쇄 압력(P2)이 감소하게 되고, 이에 따라 개방 압력(P1)이 상대적으로 증가하면서 개폐 수단(150)은 개방된다. 그리고, 개폐 수단(150)의 개방과 함께 처리제 용기(180)로부터 처리제가 방출되어 배기관(120)의 배출 가스와 반응을 일으키게 된다.
상기 개폐 수단(150)의 구체적인 구조에 대해 설명하면 이하와 같다. 즉, 상기 개폐 수단(150)은, 배기관(120)과 연결된 개구(OP)를 정의하는 격벽(152)과, 개구(OP)를 덮도록 격벽(152)에 밀착되어 있는 차단 블록(151)을 포함하고, 차단 블록(151)을 개구(OP)에 대해 밀착시키도록 탄성 바이어스 되어 있는 탄성체(155)를 포함할 수 있다.
상기 격벽(152)은 배기관(120)과 연결된 개구(OP)를 정의한다. 상기 개구(OP)는 배기관(120) 및 처리제 용기(180) 사이를 연결한다. 상기 개구(OP)의 개방에 따라 처리제 용기(180)로부터 처리제가 공급된다. 상기 개구(OP)는 차단 블록(151)에 의해 덮여 있다. 폐쇄 위치에서 상기 차단 블록(151)은 개구(OP)를 덮도록 격벽(152)에 대해 밀착될 수 있다. 그리고, 상기 차단 블록(151)이 격벽(152)으로부터 멀어지는 개방 방향으로 이동하면서 개구(OP)가 개방될 수 있다.
상기 탄성체(155)는 차단 블록(151)을 개구(OP)에 대해 밀착시키도록 탄성 바이어스되어 있다. 예를 들어, 상기 탄성체(155)는 연결관(130)의 일 측에 결합된 일단부 및 차단 블록(151)에 결합된 타단부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 탄성체(155)의 일단부는 연결관(130)의 일 측에 위치 고정될 수 있고, 상기 탄성체(155)의 타단부는 상기 차단 블록(151)에 결합되어 차단 블록(151)과 함께 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성체(155)의 일단부는 연결관(130) 내경에 형성된 고정 편(158)에 의해 지지될 수 있다. 상기 탄성체(155)는 상기 차단 블록(151)을 페쇄 방향으로 가세하도록 탄성 바이어스된 상태로 설치될 수 있다.
상기 차단 블록(151)의 서로 반대 편에서 마주하는 방향으로 작용하는 개방 압력(P1) 및 폐쇄 압력(P2) 간의 압력 차이에 따라, 상기 차단 블록(151)은 개구(OP)를 향하여 밀착된 폐쇄 위치를 유지하거나 또는 개구(OP)로부터 멀어지는 방향으로 이동하면서 개구(OP)를 개방할 수 있다. 이때, 상기 개방 압력(P1)은 처리제 용기(180)의 압력에 해당될 수 있고, 상기 폐쇄 압력(P2)은 배기관(120) 내부의 압력 및 탄성체(155)의 압력이 더해진 합산 압력에 해당될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 상기 배기관(120)에 배출 가스의 흐름이 생기면, 배기관(120) 내부의 압력이 감소하면서 상대적으로 증가된 개방 압력(P1)에 의해, 차단 블록(151)이 개방 방향으로 움직이며 처리제가 공급되고, 공급된 처리제는 배기관(120)을 흐르는 배출 가스와 반응하여, 배출 가스의 유해 물질을 제거하거니 위험성을 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 개폐 수단(150)은 기계적인 압력의 차이에 따라 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 상기 개폐 수단(150)은 배기관(120) 내의 압력이나 유속을 감지하는 방식으로 배기관(120) 내의 가스 흐름을 포착할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 개폐 수단(150)은 배기관(120) 내의 압력 변화에 따라 개방 압력(P1)과 폐쇄 압력(P2) 간의 균형이 깨지면서 개방될 수 있으나, 본 발명의 다른 실시형태에서는 배기관 내의 유속의 변화를 감지하는 방식으로, 예를 들어, 가스 흐름과 함께 선회하는 회전자(미도시)의 움직임을 이용하여 개폐 수단(150)의 개방을 유도할 수도 있다. 이때, 개폐 수단(150)의 개방을 유도하기 위한 충분한 유속을 얻도록 배기관(120)에 병목 구간(미도시)을 형성할 수도 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개폐 수단의 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 개폐 수단(250)은 전기적인 신호를 입력으로 하여, 처리제 용기(180)와 연결된 공급 경로를 개폐할 수 있는 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배기관(120) 내부에 배치된 센서(260)를 통하여 배기관(120)의 유속이나 압력을 감지함으로써, 배기관(120) 내의 가스 흐름을 포착할 수 있고, 가스 흐름을 포착한 제어부(20)로부터 개방 신호를 수신한 개폐 수단(250)은, 처리제의 공급 경로를 개방할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 센서(260)는 배터리 셀(C)에 인접한 위치에 설치되어 안전 벤트(V)의 파단을 감지할 수 있고, 센서(260)의 출력 신호에 근거하여 개폐 수단(250)이 처리제의 공급 경로를 개방할 수도 있다.
상기 제어부(20)는 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 감시할 수 있고, 이를 위해 다수의 센서류를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(20)는 배터리 셀(C)의 안전 벤트(V)나 배기관(120)에 장착된 센서(260)로부터 감지 신호를 입수함으로써 가스의 배출 시점을 포착할 수 있고, 이에 따라, 배출 가스에 대해 처리제를 공급하도록 개폐 수단(250)에 개방 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 개폐 수단(250)으로서의 밸브는 배기관(120) 내의 압력이나 유속을 직접 감지하거나 또는 센서(260) 등을 통하여 간접적으로 감지함으로써, 배기관(120) 내 가스 흐름을 감지할 수 있고, 이에 따라 처리제의 공급 경로를 개방할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배기관(120)은 배터리 셀(C)의 수납 공간(G)으로부터 케이스(110) 외부로의 배기 경로를 제공한다. 이때, 상기 배기관(120)은, 케이스(110)의 외부로부터 연장되어 기기 외부까지에 이르는 배기 경로를 제공할 수 있다. 여기서, 기기란, 배터리 팩이 장착된 기기를 의미한다. 예를 들어, 상기 배터리 팩은, 주 동력 또는 보조 동력을 제공하기 위해, 차량에 장착될 수 있고,
도 7에는 본 발명의 배터리 팩이 차량에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 배터리 팩의 케이스(110)로부터 연장된 배기관(120)은, 차량(1)의 외부로까지 연장될 수 있다. 배기관(120)이란, 배터리 셀(C)의 수납 공간(G)으로부터 케이스(110) 외부로의 배기 경로를 제공하는 여하의 형태를 포함하고, 다양한 형태의 중공 부재들이 서로 연결되어 있는 조립체를 포함한다. 예를 들어, 상기 배기관(120)은 하나의 중공 부재로 이루어질 수도 있고, 다수의 중공 부재들이 서로 연결된 조립체 형태로 이루어질 수도 있는 등, 수납 공간(G)과 연결된 배기 경로를 제공하는 다양한 형태를 포괄할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 처리제의 공급 여부를 결정하는 개폐 수단(150)의 민감도를 높이기 위하여, 배기관(120) 중에서 상대적으로 협소한 단면적을 갖는 부분과 처리제 용기(180)를 연결할 수 있다. 즉, 개폐 수단(150)에 작용하는 압력의 차이를 증폭하기 위해, 배출 가스의 흐름과 함께 유속 증가 및 압력 감소가 현격한 협소한 단면적 부분을 선택하여, 이 부분과 처리제 용기(180)를 연결할 수 있다는 것이다.
본 발명에 의하면, 임계치 이상의 내압 상승에 따라 배출 가스가 분출될 때, 가스 배출을 감지하고, 배출 가스의 유해 물질을 제거하거나 위험성을 낮추기 위한 처리제를 공급한다. 예를 들어, 본 발명의 배터리 팩은 차량(1)의 동력을 제공하거나 또는 보조 동력을 제공하기 위한 용도로 적용될 수 있다. 이때, 가스 분출은 구체적인 상황에 따라 연기 발생과 같은 육안 관찰이 어려울 수 있고, 비 전문가인 운전자로서는 비상 상황을 인식하지 못할 수 있다. 본 발명에 의하면, 운전자의 조치 없이, 가스 배출을 자동으로 포착하고, 배출 가스 중에 포함된 인체의 유해 물질을 제거하거나 위험성을 낮추도록 처리제를 공급함으로써 차량(1) 내부의 운전자를 보호할 수 있다. 또한, 차량(1) 외부의 보행자나, 차량(1) 정비 중의 정비사가 위험 상황을 인식하지 못한 상황에서 유해 물질에 노출되는 것을 막을 수 있다.
상기 처리제는 케이스(110) 외부로 연장되는 배기관(120)과 연결된 처리제 용기(180)로부터 공급된다. 즉, 처리제의 공급과 관련하여, 케이스(110) 내부에 별도의 공간 할애를 요구하지 않는다. 이렇게 배터리 셀(C) 및 제어부(20)가 장착되는 케이스(110) 내부에 별도의 공간을 요구하지 않음으로써 전체 배터리 팩의 사이즈를 경량화시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
C : 전지 셀 V : 안전 벤트
15 : 전극 단자 18 : 버스 바
20 : 제어부 110 : 케이스
111 : 제1 케이스 112 : 제2 케이스
115 : 외부 단자 120 : 배기관
130 : 연결관 150,250 : 개폐 수단
151 : 차단 블록 152 : 격벽
155 : 탄성체 158 : 고정 편
180 : 처리제 용기 260 : 센서
G : 수납 공간 OP : 개구
P1 : 개방 압력 P2 : 폐쇄 압력

Claims (10)

  1. 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 수납 공간을 제공하는 케이스;
    상기 수납 공간과 케이스 외부를 연결하는 배기관;
    상기 배기관에 연결된 처리제 용기; 및
    상기 배기관과 처리제 용기 사이에 개재된 개폐 수단;을 포함하고,
    배터리 셀로부터 배출된 배기 가스는 수납 공간을 통하여 배기관으로 유입되며,
    배기 가스의 유동에 따라 낮아진 배기관의 내부 압력과 개폐 수단에 구비된 탄성체의 탄성 압력을 더한 폐쇄 압력이, 처리제 용기의 압력에 해당되는 개방 압력 보다 낮아지면서 개방되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리제 용기에는 물 또는 물에 혼합된 알칼리성 물질이 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개폐 수단은 배기관을 흐르는 배출 가스의 유무에 따라 폐쇄되어 있거나 또는 개방되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개폐 수단은 상기 배기관의 압력 또는 유속을 감지하여 개방되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 개폐 수단은 개방 압력과 폐쇄 압력 간의 압력 차이에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개폐 수단은,
    상기 배기관과 연결되는 개구를 정의하는 격벽;
    상기 개구를 덮도록 상기 격벽에 밀착되어 있는 차단 블록; 및
    상기 차단 블록을 개구를 향하여 밀착시키도록 탄성 바이어스 되어 있는 상기 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 개폐 수단은, 전기적인 신호에 따라 개폐 동작을 수행하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 임계치를 초과하는 내압에 반응하여 파단되는 안전 벤트를 포함하고,
    상기 배기관과 상기 안전 벤트는 상기 수납 공간을 통하여 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 다수의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 다수의 배터리 셀의 안전 벤트는 상기 케이스의 내벽에 의해 정의되는 단일 수납 공간을 통하여 배기관과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배기관은 상기 케이스로부터 상기 배터리 팩이 장착된 차량의 외부까지 연장되는 배기 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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