KR20110015070A - 외부단락 안전성 확보용 배터리 - Google Patents

외부단락 안전성 확보용 배터리 Download PDF

Info

Publication number
KR20110015070A
KR20110015070A KR1020090072592A KR20090072592A KR20110015070A KR 20110015070 A KR20110015070 A KR 20110015070A KR 1020090072592 A KR1020090072592 A KR 1020090072592A KR 20090072592 A KR20090072592 A KR 20090072592A KR 20110015070 A KR20110015070 A KR 20110015070A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
temperature
external short
short circuit
safety
Prior art date
Application number
KR1020090072592A
Other languages
English (en)
Inventor
박효석
이한호
신영준
이은주
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020090072592A priority Critical patent/KR20110015070A/ko
Publication of KR20110015070A publication Critical patent/KR20110015070A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 외부단락 안전성 확보용 배터리에 관한 것으로, 본 발명에 의한 외부단락 안전성 확보용 배터리는, HEV 또는 PHEV용 배터리에 있어서, 팩(pack) 또는 모듈(module) 단위별로 구비되는 셀; 및 상기 셀 들과 외부 회로와의 용접 부위에 개재되는 열전소자;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 팩 또는 모듈 단위의 셀 단자와 외부 회로의 사이에 열전소자를 개재시켜 배터리의 온도 상승시 흡열하여 온도를 급하강시키고, 배터리의 온도 하강시 발열하여 온도를 급상승시킴에 따라 배터리의 온도 조절에 의한 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
배터리, 열전소자, 흡열, 발열, 안전성

Description

외부단락 안전성 확보용 배터리{BATTERY FOR EXTERNAL SHORT CIRCUIT SAFETY ASSURANCE}
본 발명은 외부단락 안전성 확보용 배터리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팩(pack) 또는 모듈(module) 단위의 셀에 열전소자를 이용하여 외부단락 등에 대한 배터리의 안전성을 확보할 수 있는 외부단락 안전성 확보용 배터리에 관한 것이다.
일반적으로, 가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해 발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서, 최근에는 공해 발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
특히, 전기 자동차는 배터리(Battery)에서 출력되는 전기 에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충, 방전이 가능한 다수의 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
나아가서 고용량, 고출력을 요하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 등에 사용되는 배터리는 고용량, 고출력을 요하므로 개별 셀의 직렬 또는 병렬의 연결에 의해 팩 또는 모듈 단위로 구성되며, 셀 단위의 안전성보다는 팩이나 모듈 단위의 안전성 확보가 시급하다.
이렇게, 팩 또는 모듈 단위의 셀은 단자가 외부회로에 용접 등으로 접속되어 있으며 외부회로 등을 통한 필요 이상의 전류가 공급되거나 외부 단락 등의 원인으로 전류 밀도가 증가할 경우 과열에 의한 단위별 셀의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 팩 또는 모듈 단위의 셀 단자와 외부 회로의 사이에 열전소자를 개재시켜 배터리의 온도 상승시 흡열하여 온도를 급하강시키고, 배터리의 온도 하강시 발열하여 온도를 급상승시킴에 따라 배터리의 온도 조절에 의한 안전성을 확보할 수 있게 한 외부단락 안전성 확보용 배터리를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, HEV 또는 PHEV용 배터리에 있어서, 팩(pack) 또는 모듈(module) 단위별로 구비되는 셀; 및 상기 셀 들과 외부 회로와의 용접 부위에 개재되는 열전소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 열전소자는 펠티에(peltier) 소자인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 펠티에 소자는 전류의 흐름 방향 또는 설치 방향 에 따라 상기 셀 들과의 용접 부위에서 흡열 또는 발열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 펠티에 소자는 상승된 상기 셀의 온도를 저하시키도록 단자 부위를 흡열시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서의 상기 펠티에 소자는 용접 부위의 손상 또는 단자 부위가 녹아 단선되게 하도록 단자 부위를 발열시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 외부단락 안전성 확보용 배터리는, 팩 또는 모듈 단위의 셀 단자와 외부 회로의 사이에 열전소자를 개재시켜 배터리의 온도 상승시 흡열하여 온도를 급하강시키고, 배터리의 온도 하강시 발열하여 온도를 급상승시킴에 따라 배터리의 온도 조절에 의한 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 외부단락 안전성 확보용 배터리를 첨부도면을 참조하여 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 외부단락 안전성 확보용 배터리(100)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 단위별 셀(110) 및 열전소자(120)를 포함하여 구성된다.
상기 셀(110)은 다수개를 조합하여 팩(pack) 또는 모듈(module) 단위별로 구비된다. 이때, 단위별 셀(110)은 셀 보디(cell body)에 의해 마감 처리된다.
상기 열전소자(120)는 직렬 또는 병렬의 연결되는 단위별 셀(110) 들의 단자 와 외부 회로와의 용접 부위에 개재되어 설계시 전류의 흐름 방향이나 이종 물질의 위치를 달리하여 흡열 또는 발열하게 하는 펠티에(peltier) 소자가 이에 접목되며, 직류(DC) 전류의 방향에 따라 한쪽 면에서는 발열이 일어나고 반대 면에서는 냉각이 일어나는 펠티어(Peltier) 효과를 이용하는 온도제어 소자이면 어느 것으로도 대체가 가능하다.
여기서, 상기 열전소자(120)인 펠티에 소자는 도 2에 도시된 바와 같이 특성이 다른 이종 물질(A, B)이 결합되어 전류의 흐름 등에 따라 발열 또는 흡열 반응이 발생하는 소자로, 통상의 충전 또는 방전 전류(a)가 흐르면 반응이 없지만 외부 단락 등에 의한 비정상 전류(b)가 흐르면 온도가 급상승 또는 급하강하게 된다.
즉, 상기 배터리(100)의 온도 상승시 셀(110) 및 셀 보디에서 발생하는 열을 상기 열전소자(120)가 설치된 셀(110)의 단자 부위에서 흡열하여 온도를 설정 값까지 저하시키고, 상기 배터리(100)의 온도 하강시 열전소자(120)가 설치된 단자 부위에서 급격히 발열하여 온도를 설정 값까지 상승시킴에 따라 외부 회로와의 용접 부위가 손상 또는 단자를 용해하여 용접 부위에 단선이 발생하므로 더 이상 전류가 흐르지 않게 하며 이에 전류의 급전에 의한 안전성을 확보할 수 있다.
그러므로 본 발명에 의한 외부단락 안전성 확보용 배터리(100)는 도 1a, 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이 직렬 또는 병렬로 구성된 단위별 셀(110)과 외부 회로와의 용접 부위에 열전소자(120)를 설계하는 과정에서 전류의 흐름 방향 또는 이종 물질의 위치를 달리하여 개재시킨다.
이때, 상기 배터리(100)의 온도가 설정치 이상으로 상승할 경우 셀(110) 및 셀 보디에서 발생하는 열을 상기 열전소자(120)가 설치된 셀(110)의 단자 부위에서 흡열하면서 온도를 설정 값까지 급하강시키므로 온도 상승에 의한 배터리(100)의 안전성을 확보할 수 있다.
반면, 상기 배터리(100)의 온도가 설정치 이하로 하강할 경우 열전소자(120)가 설치된 단자 부위에서 급격히 발열하여 온도를 설정 값까지 상승시키며 이에 외부 회로와의 용접 부위가 손상 또는 단자를 용해하고 용접 부위에 단선이 발생하게 함에 따라 전류 차단에 의한 배터리(100)의 안전성을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 외부단락 안전성 확보용 배터리에서 셀 들과 외부 회로에 소재의 방향을 달리한 열전소자로 연결한 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 상기 외부단락 안전성 확보용 배터리에서 열전소자에 의한 발열 및 흡열을 설명한 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 배터리 110: 셀(cell)
120: 열전소자

Claims (5)

  1. HEV 또는 PHEV용 배터리에 있어서,
    팩(pack) 또는 모듈(module) 단위별로 구비되는 셀; 및
    상기 셀 들과 외부 회로와의 용접 부위에 개재되는 열전소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부단락 안전성 확보용 배터리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열전소자는 펠티에(peltier) 소자인 것을 특징으로 하는 외부단락 안전성 확보용 배터리.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 펠티에 소자는 전류의 흐름 방향 또는 설치 방향에 따라 상기 셀 들과의 용접 부위에서 흡열 또는 발열하는 것을 특징으로 하는 외부단락 안전성 확보용 배터리.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 펠티에 소자는 상승된 상기 셀의 온도를 저하시키도록 단자 부위를 흡열시키는 것을 특징으로 하는 외부단락 안전성 확보용 배터리.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 펠티에 소자는 용접 부위의 손상 또는 단자 부위가 녹아 단선되게 하도록 단자 부위를 발열시키는 것을 특징으로 하는 외부단락 안전성 확보용 배터리.
KR1020090072592A 2009-08-07 2009-08-07 외부단락 안전성 확보용 배터리 KR20110015070A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090072592A KR20110015070A (ko) 2009-08-07 2009-08-07 외부단락 안전성 확보용 배터리

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090072592A KR20110015070A (ko) 2009-08-07 2009-08-07 외부단락 안전성 확보용 배터리

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110015070A true KR20110015070A (ko) 2011-02-15

Family

ID=43773949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090072592A KR20110015070A (ko) 2009-08-07 2009-08-07 외부단락 안전성 확보용 배터리

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110015070A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170078365A (ko) 2015-12-29 2017-07-07 에이치엘그린파워 주식회사 배터리 모듈 단위 단락 구조 및 이의 제조 방법
WO2020111595A1 (ko) * 2018-11-30 2020-06-04 주식회사 엘지화학 압전 소자 및 열전 소자를 포함하는 원통형 이차 전지
US11342613B2 (en) 2018-11-29 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module with improved heat dissipation, battery pack including the battery module and vehicle including the battery pack
US11342612B2 (en) 2018-11-29 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module with improved heat dissipation, battery pack including the battery module and vehicle including the battery pack
US20220200083A1 (en) * 2019-10-10 2022-06-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery Module and Battery Pack Including the Same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170078365A (ko) 2015-12-29 2017-07-07 에이치엘그린파워 주식회사 배터리 모듈 단위 단락 구조 및 이의 제조 방법
US11342613B2 (en) 2018-11-29 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module with improved heat dissipation, battery pack including the battery module and vehicle including the battery pack
US11342612B2 (en) 2018-11-29 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module with improved heat dissipation, battery pack including the battery module and vehicle including the battery pack
WO2020111595A1 (ko) * 2018-11-30 2020-06-04 주식회사 엘지화학 압전 소자 및 열전 소자를 포함하는 원통형 이차 전지
CN111937225A (zh) * 2018-11-30 2020-11-13 株式会社Lg化学 具有压电元件和热电元件的圆柱形二次电池
JP2021516849A (ja) * 2018-11-30 2021-07-08 エルジー・ケム・リミテッド 圧電素子および熱電素子を含む円筒形二次電池
US11450906B2 (en) 2018-11-30 2022-09-20 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary cylindrical battery having piezoelectric element and thermoelectric element
CN111937225B (zh) * 2018-11-30 2024-06-07 株式会社Lg新能源 具有压电元件和热电元件的圆柱形二次电池
US20220200083A1 (en) * 2019-10-10 2022-06-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery Module and Battery Pack Including the Same
US11894537B2 (en) * 2019-10-10 2024-02-06 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module and battery pack including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9673490B2 (en) Method and system for cooling secondary battery
KR101383167B1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
JP5804540B2 (ja) 安全性の向上した電池パック
JP5952418B2 (ja) 安全性の向上した電池パック
CN103931019A (zh) 改善安全性的电池模块和包括该电池模块的电池组
KR102163656B1 (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR101601379B1 (ko) 배터리 과충전 안전 장치
JP6506307B2 (ja) スペーサーを含む電池パック
EP4040565A1 (en) Battery module, and electric vehicle and power storage device comprising battery module
KR20110015070A (ko) 외부단락 안전성 확보용 배터리
CN103904285A (zh) 车用电池模块的安全装置
US20220223969A1 (en) Storage Module Having a Degassing Line
KR101551000B1 (ko) 전기자동차의 고전압배터리 시스템
CN111727527B (zh) 电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
US9843032B2 (en) Battery module
KR101487152B1 (ko) 단위모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
JP2006318676A (ja) 電池モジュール
WO2021149300A1 (ja) 電池モジュール、電池モジュールを備える電源装置、電源装置を備える電動車両及び蓄電装置
KR101776325B1 (ko) 차량의 고전압배터리 과충전 차단 구조
JP7375212B2 (ja) バッテリーパック及びそれを含む自動車
KR102673552B1 (ko) 친환경 자동차용 전지모듈 및 이에 적용되는 통기브라켓
KR102465525B1 (ko) 배터리 모듈
CN114946073A (zh) 电池模块、包括其的电池组以及包括该电池组的车辆
KR20240076384A (ko) 열 전파를 차단하도록 구성된 전지 셀 및 전지 모듈
JP2024504204A (ja) 電池、電力消費機器、電池を製造する方法と機器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment