KR102528686B1 - 배터리 팩용 벤팅 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 평상시에는 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소해 줄 수 있을 뿐만 아니라 배터리 팩에 이벤트 생성으로 가스가 분출되면 분출된 가스를 외부로 배출할 수 있는 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 대한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 팩용 벤팅 디바이스는 하우징수단과, 멤브레인막과, 차단디스크수단을 포함한다. 상기 하우징수단은 배터리 팩의 내부와 외부가 연통되는 제1통로부와, 상기 배터리 팩의 내부와 상기 외부가 연통되는 제2통로부가 형성되어 상기 배터리 팩에 장착된다. 상기 멤브레인막은 상기 제1통로부에 장착되어 상기 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소하기 위하여 공기가 유동될 수 있다. 상기 차단디스크수단은 상기 제2통로부를 폐쇄할 수 있도록 상기 제2통로부에 장착되고 상기 배터리 팩에서 상기 제2통로부로 일정한 압력 이상의 가스가 분출되면 파단된다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩의 이상으로 가스 분출 시에는 차단디스크수단이 파열되어 차단디스크수단을 관통하여 가스가 외부로 분출될 수 있다. 그리고 배터리 팩의 온도가 상승하여 내외부의 압력차가 발생되면 멤브레인막을 통하여 공기가 유입 또는 유출되어 배터리 팩의 내외부 압력차를 해소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩용 벤팅 디바이스는 하우징수단과, 멤브레인막과, 차단디스크수단을 포함한다. 상기 하우징수단은 배터리 팩의 내부와 외부가 연통되는 제1통로부와, 상기 배터리 팩의 내부와 상기 외부가 연통되는 제2통로부가 형성되어 상기 배터리 팩에 장착된다. 상기 멤브레인막은 상기 제1통로부에 장착되어 상기 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소하기 위하여 공기가 유동될 수 있다. 상기 차단디스크수단은 상기 제2통로부를 폐쇄할 수 있도록 상기 제2통로부에 장착되고 상기 배터리 팩에서 상기 제2통로부로 일정한 압력 이상의 가스가 분출되면 파단된다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩의 이상으로 가스 분출 시에는 차단디스크수단이 파열되어 차단디스크수단을 관통하여 가스가 외부로 분출될 수 있다. 그리고 배터리 팩의 온도가 상승하여 내외부의 압력차가 발생되면 멤브레인막을 통하여 공기가 유입 또는 유출되어 배터리 팩의 내외부 압력차를 해소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 평상시에는 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소해 줄 수 있을 뿐만 아니라 배터리 팩에 이벤트 생성으로 가스가 분출되면 분출된 가스를 외부로 배출할 수 있는 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 대한 것이다.
이차 전지는 과충전 또는 고장에 의한 내부 단락이 발생하거나 반복적인 충방전 중에 내부로부터 가스가 발생할 수 있으며, 이를 벤팅 가스(venting gas)라고 한다. 예를 들어, 과전류가 흐르면 내부의 이차전지가 온도가 급속하게 상승한다. 이러한 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 가스가 발생될 수 있다. 배터리 팩의 내부에서 가스가 발생할 경우, 이러한 가스가 팩 내부에 포집되면 배터리 팩이 변형 및 파손되거나 폭발할 수 있다. 이를 위해서 배터리 팩에는 내부의 가스를 외부로 배출시켜 내부 압력을 감소시키는 벤팅 디바이스가 마련된다.
한편 배터리는 셀의 온도가 증가하거나 감소하면 배터리 팩의 압력이 올라가거나 감소하므로 외부의 공기와 교류를 통하여 열교환 뿐만 아니라 압력차를 해소해야 한다. 그래서 배터리 팩은 외부의 공기와 교류할 수 있는 브리딩(breating) 디바이스가 요구된다.
종래의 벤팅 디바이스는 배터리 팩의 이상으로 인하여 가스가 분출될 때 가스가 배출될 수 있는 배출 통로만을 구비하므로 배터리 내외부의 온도나 압력차를 해소할 수 있는 브리딩 장치가 별도로 요구된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 배터리 팩의 이상으로 가스가 분출시 가스를 배출할 수 있을 뿐만 아니라 외부와의 공기 교류를 할 수 있는 벤팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩용 벤팅 디바이스는 하우징수단과, 멤브레인막과, 차단디스크수단을 포함한다. 상기 하우징수단은 배터리 팩의 내부와 외부가 연통되는 제1통로부와, 상기 배터리 팩의 내부와 상기 외부가 연통되는 제2통로부가 형성되어 상기 배터리 팩에 장착된다. 상기 멤브레인막은 상기 제1통로부에 장착되어 상기 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소하기 위하여 공기가 유동될 수 있다. 상기 차단디스크수단은 상기 제2통로부를 폐쇄할 수 있도록 상기 제2통로부에 장착되고 상기 배터리 팩에서 상기 제2통로부로 일정한 압력 이상의 가스가 분출되면 파단된다.
또한, 상기의 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 있어서, 상기 하우징수단은하우징과, 캡을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 하우징은 상기 배터리 팩과 연통될 수 있도록 일단이 개방되고 상기 멤브레인막이 장착될 수 있도록 개구부가 형성되어 상기 제1통로부를 형성시키는 제1케이스와, 상기 배터리 팩과 연통되도록 일단 및 타단이 개방되고 내부에 상기 차단디스크수단이 장착되는 제2케이스를 구비하여 상기 배터리 팩에 장착된다. 상기 캡은 상기 제2케이스를 통하여 상기 제2통로부가 형성되도록 통풍구가 형성되어 상기 하우징에 장착된다.
또한, 상기의 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 있어서, 상기 제2케이스는 상기 배터리 팩에서 분출되는 가스가 유입될 수 있도록 일단이 개방되어 상기 제1케이스의 내부에 장착된 내측원통과, 상기 차단디스크수단의 일면의 일측을 지지할 수 있게 상기 내측원통의 내면에 결합된 지지구를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 캡은 상기 차단디스크수단의 타면의 일측을 지지할 수 있는 삽입부를 구비한다.
또한, 상기의 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 있어서, 상기 차단디스크수단은 제1테프론막과, 디스크판과, 제2테프론막을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제1테프론막은 상기 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 얇으며 상기 내측원통을 밀폐시킨다. 상기 디스크판은 상기 압력 이상의 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 절개되어 상기 제1테프론막의 일면을 지지한다. 상기 제2테프론막은 상기 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 절개선이 형성되어 상기 제1테프론막의 타면을 보호한다.
또한, 상기 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 있어서, 상기 캡은 외부에서 상기 통풍구로 유입된 상기 이물질의 속도를 감소시키기 위하여 상기 통풍구로 유입되는 이물질과 충돌할 수 있도록 상기 내측 원통의 방향으로 돌기된 감쇄돌기를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 배터리 팩용 벤팅 디바이스에 있어서, 상기 캡은 상기 제1케이스에 볼트로 고정되며, 상기 개구부에 장착된 멤브레인막을 보호하기 위하여 상기 멤브레인으로 공기가 통할 수 있게 상기 멤브레인막을 감싸는 보강대를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩의 이상으로 가스 분출 시에는 차단디스크수단이 파열되어 차단디스크수단을 관통하여 가스가 외부로 분출될 수 있다. 그리고 배터리 팩의 온도가 상승하여 내외부의 압력차가 발생되면 멤브레인막을 통하여 공기가 유입 또는 유출되어 배터리 팩의 내외부 압력차를 해소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩용 벤팅 디바이스의 일 실시예의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 분리사시도,
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 분리사시도,
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 팩용 벤팅 디바이스의 일 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 배터리 팩용 벤팅 디바이스는 하우징수단(10)과, 멤브레인막(25)과, 차단디스크수단(30) 및 오링(40)을 포함한다.
하우징수단(10)은 배터리 팩(미도시)에 장착되어 배터리 팩의 압력차를 해소시키기 위하여 공기를 유입 및 배출시키는 제1통로부(10a)와, 베터리 팩에서 분출되는 가스를 배출시키기 위한 제2통로부(10b)를 제공한다. 이를 위해서 하우징수단(10)은 제1케이스(11)와, 제2케이스(13)와, 캡(18)을 구비한다.
제1케이스(11)는 제1통로부(10a)를 형성하기 위하여 배터리 팩의 내부와 연통될 수 있게 일단이 개방되고 공기가 유동될 수 있도록 일측에 개구부(11b)가 형성된다. 그리고 제1케이스(11)의 외주에는 캡(18)의 고리(18a)가 결합되기 위한 턱(11a)이 형성된다.
제2케이스(13)는 제2통로부(10b)를 제공한다. 이를 위하여 제2케이스(13)는 내측원통(14)과 지지구(16)를 구비한다.
내측원통(14)은 일단과 타단이 모두 개방되어 일단으로 배터리 팩에서 분출되는 가스가 유입될 수 있도록 제1케이스(10)의 내부에 장착된다. 이때 타단은 제1케이스(10)에서 노출된다. 그래서 내측원통(14)의 일단으로 유입된 가스는 타단으로 배출되어 제2통로부(10b)를 형성한다.
지지구(16)는 차단디스크수단(30)의 일면을 지지할 수 있도록 내측원통(14)의 내부에 결합된다. 이때 지지구(16)는 내측원통(14)의 일단으로 유입된 가스가 통과할 수 있도록 차단디스크수단(30)의 일면을 지지해야 한다. 본 실시예의 경우 지지구(16)는 3개의 발 형태로 내측원통(14)의 내면에 결합된다.
캡(18)은 외부에서 이물질이 차단디스크수단(30)으로 유입되는 것을 막아주는 한편 가스가 분출되었을 때 분출된 가스를 외부로 배출될 수 있도록 제2통로부(10b)를 형성한다. 이를 위해서 캡(18)은 내측원통(14)의 타단을 막는 한편 복수의 통풍구(19a, 19b, 19c)가 형성된다. 즉 캡(18)은 이물질이 내측원통(14)의 타단으로 유입되어 차단디스크수단(30)에 충격을 가하는 것을 방지하기 위하여 내측원통(14)의 타단에 장착되는 한편, 내측원통(14)의 타단에서 분출되는 가스가 외부로 배출될 수 있도록 통풍구(19a, 19b, 19c)가 형성된다. 그래서 통풍구(19a, 19b, 19c)는 제2통로부(10b)를 형성한다. 통풍구(19a, 19b, 19c)는 가능하면 이물질이 유입되지 않도록 얇고 가는 슬릿 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 캡(18)은 삽입부(21), 감쇄돌기(22)와, 고리(18a)와, 보강대(23)를 구비한다.
삽입부(21)는 내측원통(14)의 타단으로 삽입되어 차단디스크수단(30)의 타면을 지지한다.
감쇄돌기(22)는 캡(18)으로 이물질이 유입되는 것이 차단되지만, 통풍구(19b)로 이물질이 유입될 경우 이물질에 의해 차단디스크수단(30)에 충격이 가해지는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를들면 통풍구(19b)로 고압의 물이 유입될 경우 물은 차단디스크수단(30)과 충돌할 수 있다. 이때 통풍구(19c)의 경우 통풍구(19c)의 상부에 캡(18)이 지붕을 형성하여 고압의 물이 통풍구(19c)로 직접 유입되지 않도록 하고, 통풍구(19b)의 경우 삽입부(12)의 상부에 형성되어 물이 유입되더라도 삽입부(12)에 충돌되도록 한다. 그래서 통풍구(19b, 19c)는 가능하면 유입되는 이물질이 직접 차단디스크수단(30)에 충돌하지 않도록 형성된다. 그러나 통풍구(19a)와 같이 이것이 어려운 경우에는 감쇄돌기(22)에 충돌할 수 있도록 감쇄돌기(22)가 통풍구(19a)의 앞에 형성된다. 그래서 통풍구(19a)로 이물질이 유입되면 먼저 감쇄돌기(22)에 충돌한 후 그 유입속도가 감소되어 차단디스크수단(30)으로 떨어지므로 충격을 감소시킬 수 있다.
고리(18a)는 캡(18)이 제1케이스(11)에 고정될 수 있도록 턱(11a)에 걸릴 수 있도록 형성된다. 캡(18)은 고리(18a)가 턱(11a)에 걸리는 한편, 본 실시예의 경우 캡(18)의 고정력을 높이기 위하여 볼트로 제1케이스(11)에 고정된다.
보강대(23)는 제1케이스(11)의 개구부(11b)에 장착되는 멤브레인막(25)을 보호하는 역할을 한다. 그래서 캡(18)이 제1케이스(11)에 결합될 때 멤브레인막(25)을 감싸도록 형성되며, 이때 멤브레인막(25)으로 공기가 통할 수 있게 형성된다.
멤브레인막(25)은 제1케이스(11)의 개구부(11b)에 장착되어 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소하기 위하여 공기가 유동될 수 있다.
차단디스크수단(30)은 일면은 지지구(16)로 지지되며 타면은 삽입부(21)로 지지되도록 내측원통(14)의 내부에 장착된다. 이때 차단디스크수단(30)은 내부원통(14)을 씰링시키지만 배터리 팩에서 일정 압력 이상의 가스가 분출되면 분출된 가스를 배출시킬 수 있도록 가스 압력으로 파단될 수 있어야 한다. 이를 위해서 본 실시예의 경우 차단디스크수단(30)은 제1테프론막(31)과, 디스크판(33)과, 제2테프론막(35)을 구비한다. 제1테프론막(31)은 내측원통(14)을 밀폐시킨다. 이때 제1테프론막(31)은 가스가 분출되면 쉽게 찢어질 수 있도록 얇게 형성된다. 디스크판(33)은 서스 등의 얇은 박판으로 형성되어 제1테프론막(31)을 지지하도록 제1테프론막(31)의 일면에 위치한다. 그리고 디스크판(33)은 일정 압력 이상의 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 절개부(33a)가 형성된다. 제2테프론막(35)은 제1테프론막(31)의 타면을 보호하도록 제1테프론막(31)의 타면에 위치한다. 그리고 제2테프론막(35)은 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 절개선(35a)이 형성된다. 따라서 차단디스크수단(30)은 가스가 분출되지 아니하면 제1테프론막(31)에 의하여 내측원통(14)을 밀폐시키지만 가스가 분출되면 파단되어 가스가 제2통로부(10b)를 통하여 배출될 수 있다.
오링(40)은 하우징수단(10)이 배터리 팩에 장착될 때 수밀을 시킬 수 있도록 외부하우징(11)의 일단에 장착된다.
본 실시예의 벤팅 디바이스가 배터리 팩에 장착된 경우, 멤브레인막(25)으로 공기가 유동될 수 있다. 그래서 배터리 팩의 압력이 올라가거나 내려가면 공기가 멤브레인막(25)으로 배출되거나 유입된다. 즉 공기의 브리딩(breathing)이 가능하다. 한편, 이벤트의 발생으로 가스가 분출되면 분출된 가스가 멤브레인막(25)으로 일시에 배출될 수 없으며, 이때에는 내측원통(14)을 통하여 분출된다. 그러면 분출된 가스에 의하여 차단디스크수단(30)이 파단되고, 가스는 통풍구(19a, 19b, 19c)를 통하여 외부로 배출된다.
따라서 본 실시예에 의하면 공기의 브리딩(breathing)이 가능할 뿐만 아니라 가스 배출이 가능하다.
10 : 하우징수단 10a : 제1통로부
10b : 제2통로부 11 : 제1케이스
11a : 턱 11b : 개구부
13 : 제2케이스 14 : 내측원통
16 : 지지구 18 : 캡
18a : 고리 19a, 19b, 19c : 통풍구
21 : 삽입부 22 : 감쇄돌기
25 : 멤브레인막 30 : 차단디스크수단
31 : 제1테프론막 33 : 디스크판
33a : 절개부 35 : 제2테프론막
35a : 절개선 40 : 오링
10b : 제2통로부 11 : 제1케이스
11a : 턱 11b : 개구부
13 : 제2케이스 14 : 내측원통
16 : 지지구 18 : 캡
18a : 고리 19a, 19b, 19c : 통풍구
21 : 삽입부 22 : 감쇄돌기
25 : 멤브레인막 30 : 차단디스크수단
31 : 제1테프론막 33 : 디스크판
33a : 절개부 35 : 제2테프론막
35a : 절개선 40 : 오링
Claims (6)
- 공기를 유입 및 배출시키기 위하여 배터리 팩의 내부와 외부가 연통되는 제1통로부가 형성되도록 상기 배터리 팩과 연통될 수 있게 일단이 개방되고 일측에 개구부가 형성된 제1케이스와 상기 배터리 팩에서 분출되는 가스를 배출시키기 위하여 상기 배터리 팩의 내부와 외부가 연통되는 제2통로부가 형성되도록 상기 배터리 팩과 연통될 수 있게 일단 및 타단이 개방된 제2케이스를 구비하여 상기 배터리 팩에 장착되는 하우징과, 상기 제2케이스를 통하여 상기 제2통로부가 형성되도록 통풍구가 형성되고 외부에서 상기 통풍구로 유입된 이물질의 속도를 감소시키기 위하여 상기 통풍구로 유입되는 상기 이물질과 충돌할 수 있도록 상기 제2케이스의 방향으로 돌기된 감쇄돌기가 형성되어 상기 하우징에 장착되는 캡을 구비하는 하우징수단과,
상기 개구부에 장착되어 상기 배터리 팩의 내부와 외부의 압력차를 해소하기 위하여 공기가 유동될 수 있는 멤브레인막과,
상기 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 얇으며 상기 제2케이스를 밀폐시키는 제1테프론막과, 상기 배터리 팩에서 상기 제2통로부로 일정한 압력 이상의 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 절개되어 상기 제1테프론막의 일면을 지지하는 디스크판과, 상기 가스가 분출되면 파단될 수 있도록 절개선이 형성되어 상기 제1테프론막의 타면을 보호하는 제2테프론막을 구비하여 제2케이스에 장착되는 차단디스크수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩용 벤팅 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제2케이스는 상기 배터리 팩에서 분출되는 가스가 유입될 수 있도록 일단이 개방되어 상기 제1케이스의 내부에 장착된 내측원통과, 상기 차단디스크수단의 일면의 일측을 지지할 수 있게 상기 내측원통의 내면에 결합된 지지구를 구비하며,
상기 캡은 상기 차단디스크수단의 타면의 일측을 지지할 수 있는 삽입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩용 벤팅 디바이스. - 제2항에 있어서,
상기 캡은 상기 제1케이스에 볼트로 고정되며, 상기 개구부에 장착된 멤브레인막을 보호하기 위하여 상기 멤브레인막으로 공기가 통할 수 있게 상기 멤브레인을 감싸는 보강대를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩용 벤팅 디바이스. - 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (2)
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- 2022-02-21 WO PCT/KR2022/002528 patent/WO2023157999A1/ko unknown
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