KR20060116424A - 안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 전지팩에서 전지팩 구성요소들의 전기적 연결부재들 중 적어도 하나의 전기적 연결부재가 전지 셀의 임계값 이상으로의 팽창시 상기 전지 셀의 물리적 변화에 의해 기계적으로 단전되는 것으로 구성되어 있는 중대형 전지팩을 제공한다.

본 발명에 따르면, 과충전, 과방전, 과전류 등의 비정상적인 작동에 의해 전지 셀이 팽창하는 경우와, 계속적인 사용으로 인한 전지 구성요소들의 열화에 의해 전지 셀이 팽창하는 경우에 전기적 연결부재가 기계적으로 단전되게 함으로써 전지팩의 안전성이 확보될 수 있다. 특히, 전지의 열화로 인한 전지 셀의 팽창은 전지팩에 있어서 종래의 안전 시스템으로는 제어할 수 없는 현상이다.

Description

안전 시스템을 구비한 중대형 전지팩 {Middle or Large-sized Battery Pack Having Safety System}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예 따른 전지팩에서 단위전지의 전극 단자와 버스 바가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈에 대한 모식도이다;

도 2는 도 1의 전지 모듈에서 모든 단위전지들이 팽창한 상태의 모식도이다;

도 3 및 도 4는 도 1의 전지 모듈에서 정상적인 연결상태와 전지 셀의 팽창으로 인한 단전상태에서 버스 바와 전극단자의 접속 관계를 보여주는 부분 모식도들이다;

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블과 단자 탭이 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈에 대한 모식도이다;

도 6은 도 5의 전지 모듈에서 일부 단위전지들이 팽창한 상태의 모식도이다;

도 7에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블 자체가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈에 대한 부분 모식도이다;

도 8은 도 7의 전지 모듈에서 단위전지들이 팽창한 상태의 부분 모식도이다.

본 발명은 안전 시스템을 구비하고 있는 중대형 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 둘 또는 그 이상의 전지 셀들로 구성된 중대형 전지팩에 있어서, 과충전, 과방전, 과전류 등 전지팩의 비정상적인 작동이나 장기간의 충방전 따른 열화로 전지 셀이 팽창할 때 그에 따른 물리적 변화에 의해 전지팩의 전기적 연결부위를 기계적으로 단전시킴으로써 전지팩의 안전성을 담보하는 기술을 제공한다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.

이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, PDA, 노트북 등의 모바일, 와이어리스 전자기기 뿐만 아니라 전기자전거(E-bike), 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.

휴대폰, 카메라 등의 소형 디바이스에는 하나의 전지 셀이 팩킹되어 있는 소형 전지팩이 사용됨에 반하여, 노트북, 전기자동차 등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지 셀들(이하에서는, 때때로 "멀티-셀"로 칭하기도 함)을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지 모듈이 팩킹되어 있는 중형 또는 대형 전지팩이 사용되고 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 리튬 이차전지는 우수한 전기적 특성을 가지고 있음 에 반해 안전성이 낮다는 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 과충전, 과방전, 고온에의 노출, 전기적 단락 등 비정상적인 작동 상태에서 전지 구성요소들인 활물질, 전해질 등의 분해반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고 이로 인해 초래된 고온 고압의 조건은 상기 분해반응을 더욱 촉진하여 급기야 발화 또는 폭발을 초래하기도 한다.

따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과방전, 과전류시 전류를 차단하는 보호회로, 온도 상승시 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Element), 가스 발생에 따른 압력 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하는 안전벤트 등의 안전 시스템이 구비되어 있다. 예를 들어, 원통형의 소형 이차전지에서는 원통형 캔에 내장되어 있는 양극/분리막/음극의 전극조립체(발전소자) 상부에 PCT 소자 및 안전벤트가 통상 설치되어 있고, 각형 또는 파우치형의 소형 이차전지에서는 발전소자가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 각형 캔 또는 파우치형 케이스의 상단에 보호회로모듈, PCT 소자 등이 일반적으로 탑재되어 있다.

리튬 이차전지의 안전성 문제는 멀티-셀 구조의 중대형 전지팩에서 더욱 심각하다. 멀티-셀 구조의 전지팩에서는 다수의 전지 셀들이 사용됨으로 인해 일부 전지 셀에서의 작동 이상은 다른 전지 셀들로 연쇄반응을 유발할 수 있고 그로 인한 발화 및 폭발은 자칫 대형 사고를 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 중대형 전지팩에서 과방전, 과충전, 과전류 등으로부터 전지 셀을 보호하기 위한 퓨즈, 바이메탈, BMS (Battery Management System) 등의 안전 시스템이 구비되어 있다.

그러나, 리튬 이차전지는 계속적인 사용, 즉, 계속적인 충방전 과정에서 발전소자, 전기적 연결부재 등이 서서히 열화되는 바, 예를 들어, 발전소자의 열화는 전극재료, 전해질 등의 분해에 의해 가스를 유발하며 그로 인해 전지 셀(캔, 파우치형 케이스)은 서서히 팽창하게 된다. 또한, 일반 정상적인 상태에서는 안전 시스템인 BMS가 과방전, 과충전, 과전류 등을 탐지하고 전지팩을 제어/보호하고 있으나, 비정상적인 상황에서 BMS가 미작동시에는 위험성 및 안전에 대한 전지팩 제어가 어려워진다. 중대형 전지팩은 일반적으로 다수의 전지 셀들이 일정한 케이스 내에 고정된 상태로 장착되어 있는 구조로 되어 있으므로, 각각의 팽창된 전지 셀들은 한정된 케이스 내에서 더욱 가압되고, 비정상적인 작동 조건하에서 발화 및 폭발의 위험성이 크게 높아진다.

따라서, 중대형 전지팩의 안전성을 근본적으로 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 목적은 과충전, 과방전, 과전류 등 전지팩의 비정상적인 작동이나 장기간의 충방전 따른 열화로 전지 셀이 팽창할 때 그에 따른 물리적 변화에 의해 전지팩의 전기적 연결부위가 기계적으로 단전됨으로써 안전성이 확보되는 전지팩을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중대형 전지팩은, 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 전지팩에서 전지팩 구성요소들의 전기적 연결부재들 중 적어도 하나의 전기적 연결부재가 전지 셀의 임계값 이상으로의 팽창시 상기 전지 셀의 물리적 변화에 의해 기계적으로 단전되는 것으로 구성되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 중대형 전지팩은 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 일명 멀티-셀 구조의 전지팩에서, 전지 셀(단위전지)의 팽창에 따른 물리적 변화에 대응하여 전기적 연결부재가 자동적으로 단전됨으로써 안전성을 확보하게 된다.

전지팩을 구성하는 단위전지로서의 상기 전지 셀들은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있으며, 특히 제조비가 낮고 동일 용량 및 출력 대비 부피와 무게가 상대적으로 작은 파우치형 이차전지가 더욱 바람직하다. 파우치형 이차전지는 작은 부피와 무게로 인해 높은 밀집도로 충적될 수 있으므로 전지팩의 전체적인 크기 및 중량을 더욱 작게 하거나 동일 규격 대비 높은 출력과 용량을 제공할 수 있다.

상기 단위전지를 구성하는 양극, 음극, 분리막, 전해액 등은 당업계에 공지되어 있는 것이 그대로 사용될 수 있는 바, 예를 들어, 양극을 구성하는 활물질의 경우, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 산화물 등의 리튬 전이금 속 산화물과 이들의 복합 산화물들이 사용될 수 있다.

전지팩에서 단위전지의 충적 상태는 높은 밀집도를 제공할 수 있도록 바람직하게는 적층 구조로 이루어져 있다. 적층 구조는 단위전지로서의 각형 또는 파우치형 이차전지들을 이들의 캔 또는 케이스 표면이 상호 대면하도록 연속적으로 배열한 구조를 의미한다. 이러한 적층 구조에서 단위전지들은 직접 접한 상태로 대면할 수도 있고 일정한 간격을 두고 대면할 수도 있다. 후자의 경우는, 예를 들어, 적층 구조의 안정화를 위해 특정 부위에 양면 테이프 등의 접착 부재를 개재시켜 연결한 구조나, 하나 또는 그 이상의 단위전지들을 별도의 카트리지에 내장한 상태에서 이들 카트리지들을 적층하여 연결한 구조일 수 있다.

단위전지들은 소망하는 출력과 용량에 따라 직렬 및/또는 병렬로 상호 전기적으로 연결되며, 또한 전지팩 전체의 제어를 위한 메인 보드 어셈블리, 과충전, 과방전 등의 제어를 위한 FET 소자 등에 전기적으로 연결된다. 또한, 전지팩에는 그 외에도 다수의 구성요소들이 전기적으로 연결되어 있어서 필요한 작용을 수행한다. 이러한 전기적 연결은 버스 바, 와이어, 케이블 등의 전기적 연결부재에 의해 달성된다.

본 발명은 이러한 전기적 연결부재가 개개 또는 다수의 단위전지들의 부피 변화에 따라 자동적으로 단전되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 중대형 전지팩에는 보호회로, 퓨즈, FET 소자 등의 안전 시스템이 포함되어 있지만, 전지 셀의 부피 변화에 따른 물리적 변화에 기반으로 하여 기계적으로 안전성을 추구하는 시스템은 알려져 있지 않다.

예를 들어, 단위전지로서 파우치형 이차전지가 사용될 때, 정상적인 상태에서는 전지의 두께가 최대 범위 10% 이내로 부풀 수 있지만, 비정상인 상태가 지속되면 최대 범위를 넘어 부풀게 되고, 전극내에서 발생한 열화가 발전하여 폭발의 위험성을 가속시킨다. 따라서, 폭발의 위험성이 크게 증가되는 두께 범위 이하를 임계값으로 설정하여 전기적 연결부재의 단전을 이룸으로써 전지팩의 안전성을 담보할 수 있다. 단위전지로서 각형 이차전지는 각형 캔의 기계적 물성으로 인해 파우치형 이차전지보다는 부피 변화가 적으므로, 이러한 점을 고려하여 두께 변화의 임계값을 설정할 수 있다.

단위전지의 부피 변화시 기계적으로 단전되는 연결부재의 부위는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 전극 단자들과 버스 바 또는 와이어의 연결부위, 케이블과 상기 케이블이 연결되는 탭 단자, 케이블 자체 등 다양할 수 있다.

구체적으로, 전극 단자들과 버스 바(또는 와이어)의 연결은 주로 용접, 솔더링, 나사 등의 체결로 이루어지므로, 단위전지의 팽창시 이들 사이의 연결부재에 응력이 가해져 의도한 단전이 일어날 수 있도록 연결부재의 길이를 일정하게 한정하거나 결합부위를 일 방향으로 절단되도록 구성할 수 있다.

케이블과 탭 단자는 바람직하게는 분리 및 결합이 가능한 체결구조로 되어 있고 케이블은 단위전지들의 두께 변화에 직접적으로 대응할 수 있도록 적어도 하나 이상의 단위전지의 두께를 감싸는 방향으로 체결식 탭 단자에 연결되어 있는 구조일 수 있다.

케이블은 일반적으로 상당한 외력이 작용하더라도 파단되지 않는 인장력을 가지도록 제조되므로, 케이블 자체가 절단되게 하는 경우로는, 케이블의 중간에 분리 및 결합이 가능한 체결부재를 포함시키고 케이블은 적어도 하나 이상의 단위전지의 두께를 감싸는 방향으로 장착되어 있는 구조일 수 있다.

바람직하게는, 단위전지의 양단부(a, b)를 기준으로, 단전을 유도하는 전기적 연결부재가 단위전지의 한쪽 단부(a) 방향에 위치할 때, 단위전지의 대향 단부(b)를 고정하여, 단위전지의 두께 팽창이 단부(a) 방향쪽으로 주로 나타나게 함으로써 전기적 연결부재의 단전을 용이하게 할 수 있다.

일반적으로 전지팩은 단위전지들이 기타 구성요소들과 함께 일체형 또는 분리형의 팩 케이스 내부에 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 본 발명에서는 단위전지들의 팽창시 두께 방향의 변화가 전기적 연결부재의 단전을 유도하게 되므로, 바람직하게는 상하 분리형 팩 케이스가 사용될 수 있다. 또한, 상하 분리형 팩 케이스에서도 단위전지들의 팽창시 두께 방향의 변화가 반영될 수 있도록 팩 케이스의 체결부위가 가변적으로 변화될 수 있는 구조가 바람직하다. 그러나, 일체형 팩 케이스라 하더라도, 단위전지들이 장착된 공간 내에 상하 가변적인 부위가 존재한다면 본 발명이 구현가능할 수 있으므로, 특별히 한정되는 것은 아니다.

이하에서는, 본 발명의 일부 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예 따른 전지팩에서 단위전지의 전극 단자와 버스 바가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈이 모식적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 중대형 전지팩을 구성하기 위한 전지 모듈(100)은 단위전지로서 다수의 전지 셀들(110)이 그것의 단자들(112, 114)이 동일한 방향으로 배향되어 적층되어 있다. 경우에 따라서는, 각 전지 셀(110)의 단자들(112, 114)이 90 도 또는 180 도로 배향되도록 적층할 수도 있으며, 그에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-92887호에 개시되어 있다. 따라서, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.

전지 셀들(110)은 서로 직접적으로 접하도록 적층되거나 도 1에서와 같이 일정한 간격으로 이격된 상태로 적층되어 있다. 이차전지인 전지 셀(110)은 충방전 과정에서 열이 발생하고 그러한 열이 축적되면 전지의 비정상적인 작동 내지 열화가 촉진되므로 서로 이격되어 효과적인 방열을 이루는 구조가 바람직하다. 이와 같은 방열식 적층 구조는, 예를 들어, 전지 셀들(110) 사이에 특정한 매개체를 개재시키거나 또는 각각의 전지 셀(110) 또는 일부 조합의 전지 셀들(110)을 별도의 카트리지에 장착한 후 적층함으로써 달성될 수 있다.

단자들(112, 114)은 버스 바(120)에 의해 직렬 방식으로 연결되어 있으며, 단자(112, 114)와 버스 바(120)는 레이저 용접, 스폿 용접, 솔더링, 나사 등에 의해 결합되어 있다.

전지 셀들(110)은 그것의 일부 또는 전부가 비정상적인 작동 내지 계속적인 충방전에 따른 열화로 인해 팽창될 수 있다.

도 2에는 전지 모듈을 구성하는 모든 단위전지들이 팽창한 상태의 모식도가 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여 팽창 정도를 다소 과장하여 표현하였다.

도 2에서와 같이, 전지 셀(110)이 다양한 원인에 의해 팽창되면, 셀 본체의 팽창으로 인해 전극 단자들(112, 114)은 인접한 전지 셀의 전극 단자로부터 더욱 이격되게 된다. 본 발명에서는 전지 셀(110)의 이러한 부피 팽창시 전기적 연결부재로서의 버스 바(120)가 전지 셀(110)의 물리적 변화에 의해 기계적으로 용이하게 단전되도록 구성되어 있다.

도 3 및 도 4에는 정상적인 연결상태와 전지 셀의 팽창으로 인한 단전상태에서 버스 바와 전극단자의 접속 관계가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 버스 바(120)는 판상의 도전성 부재로서 전지 셀(110, 110')의 전극 단자(112, 112')에 스폿 용접되어 있다. 용접점(130)은 한쪽 전극 단자(112)에 더 많이 형성되어 있어서, 버스 바(120)는 특정 전극 단자(112)에 대해 더욱 높은 결합력을 가진다.

또한, 버스 바(120)의 하단에는 전극 단자(112)의 한쪽 방향으로 걸림 돌기(140)가 형성되어 있다. 이러한 걸림 돌기(140)는 버스 바(120)를 전극 단자(112) 상에 정위치시키기 용이하도록 하여 주는 역할과 함께, 전지 셀(110, 110')의 부피 팽창시 버스 바(120)가 특정 전극 단자(112)와의 결합 상태는 유지하면서 다른 전극 단자(112')로부터는 용이하게 떨어질 수 있도록 도와주는 역할도 병행한다. 경우에 따라서는, 전극 단자(112')에 접하는 버스 바(120)의 하단에도 동일한 방향으로 걸림 돌기(141)가 형성되어 있을 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 전지 셀(110)의 부피 팽창시 전지팩의 전기적 연결부재들 중 버스 바(120)의 단전이 유도되도록 구성되어 있으므로, 전극 단자(112, 114)의 반대 방향인 전지 셀(110)의 하단을 고정시킬 경우, 전지 셀(110)의 부피 변화는 주로 전극 단자(112, 114)쪽 방향으로 집중되어 버스 바(120)와의 분리가 더욱 용이하게 일어날 수 있다.

도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블과 단자 탭이 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈이 모식적으로 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 전지 모듈(200)에서 다수의 전지 셀들(210)은 그것의 전극 단자(212)가 커넥팅 보드(220)에 연결된 상태에서 높은 밀집도로 적층되어 있다. 커넥팅 보드(220)는, 예를 들어, PCB로서 전지 셀(210)을 전기적 및 물리적으로 연결하고 있고, 각 전지 셀(210)의 전압, 온도 등을 센싱하는 역할도 수행한다. 커넥팅 보드(220)로부터의 전류는 케이블(230)을 통해 전지 셀(210)의 후면에 위치한 또다른 PCB(240)로 보내어진다. 후면 PCB(240)는 전지팩 전체의 작동을 제어하는 메인 보드이거나 또는 FET 소자 등이 장착된 세이프티 보드일 수 있으며, 경우에 따라서는 외부 입출력 단자가 포함되어 있을 수 있다.

커넥팅 보드(220)와 후면 PCB(240)은 하부 케이스(250)에 고정되어 있고, 케이블(230)은 전지 셀(210)의 외면을 감싸는 구조로 배선되어 있다. 따라서, 도 6에서와 같이 전지 셀(210)이 팽창하는 경우에 상향으로 장력이 가해진다. 도 6에는 일부 전지 셀(210)이 팽창하는 경우를 모식적으로 도시하고 있지만, 모든 전지 셀(210)이 팽창하는 경우에도 당연히 케이블(240)에 대해 상향으로 장력이 가해진다. 전지 셀(210)의 전극 단자들(212)이 커넥팅 보드(220)에 기계적으로 연결되어 있는 관계로, 전지 셀(210)의 부피 팽창은 전지 셀(210)로 집중되게 된다.

케이블(230)의 단부(232)가 커넥팅 보드(220)에 대해 강한 체결력으로 결합되어 있음에 반해, 대향 단부(234)는 후면 PCB(240)의 단자 탭(242)에 분리 및 결합이 가능한 체결 구조로 결합되어 있다. 특히, 케이블 단부(234)가 체결되는 단자 탭(242)은 상향으로 돌출된 결합 구조로 되어 있어서, 상향 장력이 인가될 때 케이블 단부(234)로부터 분리된다. 케이블 단부(234)와 단자 탭(242)이 분리되기 위한 전지 셀(210)의 부피 팽창 임계 조건은, 전지 셀(210)의 길이 대비 케이블(230)의 길이와 케이블 단부(234)와 단자 탭(242)의 결합력에 의해 주로 결정된다. 따라서, 이들 조건들의 적정한 설정에 의해 전기적 연결부재로서 케이블(230)의 단전을 위한 임계 조건을 결정할 수 있다.

도 7에는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전지팩에서 케이블 자체가 분리될 수 있는 구조의 전지 모듈이 모식적으로 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 전지 모듈(300)은 전지 셀(310)의 외면을 감싸도록 배선되어 있는 케이블(320)의 중간 부위에 분리 및 결합이 가능한 체결부재(330)가 포함되어 있는 구조로 되어 있다.

케이블(320)은 전지 셀(310)의 표면과 저면을 동시에 감싸도록 배선되어 있어서, 전지 셀(310)의 부피 변화시 장력을 받게 된다. 전지 셀(310)은 부피 팽창시 폭 방향의 길이(두께)가 가장 크게 증가하므로 케이블(320)에는 상향 장력이 주로 인가된다.

케이블(320)의 중간 부위에 포함되어 있는 체결부재(330)는 기계적인 접촉에 의해 결합되는 분리 및 결합 가능한 구조로 이루어져 있으며, 그 외면에 절연성 부 재가 도포되어 있다. 따라서, 도 8에서와 같이, 전지 셀(310)의 부피가 팽창하는 경우에 분리된다. 체결부재(330)는 그것의 내부에 접촉되어 있는 양 단부의 접촉길이가 일정한 크기를 가지므로 전지 셀(310)이 일정한 크기 이상으로 팽창하였을 때 비로소 단전이 이루어질 수 있다. 따라서, 체결부재(330)의 구조에 따라 단전이 일어날 수 있는 전지 셀(310)의 팽창 크기를 결정할 수 있다.

체결부재(330)는 도 7 및 8에서와 같이 전지 셀(310)의 표면에 위치한 케이블(320) 상에 형성할 수도 있지만, 경우에 따라서는 전지 셀(310)의 저면에 위치시킬 수도 있다. 후자의 경우, 도 6에서와 같이 전지 셀(310)의 전극 탭 방향을 고정시키면 전지 셀(310)의 부피 팽창은 저면쪽으로 집중되어 체결부재(330)의 분리를 더욱 용이하게 만든다.

이상, 본 발명의 몇가지 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 중대형 전지팩은 과충전, 과방전, 과전류 등의 비정상적인 작동에 의해 전지 셀이 팽창하는 경우와, 계속적인 사용으로 인한 전지 구성요소들의 열화로 인해 전지 셀이 팽창하는 경우에, 그러한 물리적인 변화에 따라 전기적 연결부재가 기계적으로 단전되게 함으로써 전지팩의 안전성을 담보할 수 있다. 특히, 전지의 열화에 의한 전지 셀의 팽창은 전지팩에 있어서 종 래의 안전 시스템으로는 제어할 수 없는 현상으로서 본 발명에 따른 안전 시스템으로만 제어될 수 있다. 이러한 중대형 전지팩은 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 또는 하이브리드 전기자동차의 동력원으로 바람직하게 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 둘 또는 그 이상의 전지 셀들을 포함하고 있는 전지팩에서 전지팩 구성요소들의 전기적 연결부재들 중 적어도 하나의 전기적 연결부재가 전지 셀의 임계값 이상으로 팽창시 상기 전지 셀의 물리적 변화에 의해 기계적으로 단전되는 것으로 구성되어 있는 중대형 전지팩.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 셀(단위전지)은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전기적 연결부재는 버스 바, 와이어 또는 케이블인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 셀(단위전지)들은 방열식 적층 구조로 충적되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
5. 제 1 항에 있어서, 전지 셀의 부피 팽창시 기계적으로 단전되는 전기적 연결부재의 부위는, 전극 단자들과 버스 바 또는 와이어의 연결부위, 케이블과 상기 케이블이 연결되는 탭 단자의 연결부위, 또는 케이블 중간의 연결부인 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 케이블은 전지 셀(단위전지)들의 두께 변화에 직접적으로 대응하여 장력을 받을 수 있도록 적어도 하나 이상의 단위전지의 두께를 감싸는 방향으로 배선되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
7. 제 1 항에 있어서, 전지 셀(단위전지)의 양단부(a, b)를 기준으로, 단전을 유도하는 전기적 연결부재가 단위전지의 한쪽 단부(a) 방향에 위치할 때, 단위전지의 대향 단부(b)는 고정되어 있어서, 단위전지의 두께 팽창이 단부(a) 방향쪽으로 주로 나타남으로써 전기적 연결부재의 단전이 용이하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전지 셀(단위전지)들이 상하 분리형 팩 케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 전지 셀(단위전지)들의 팽창시 두께 방향의 변화가 반영될 수 있도록 팩 케이스의 체결부위가 가변적으로 변화될 수 있는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자전거(E-bike), 전기오토바이, 전기자동차, 또는 하이브리드 전기자동차의 동력원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.

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