KR20140039451A - 자동 전자 개폐기를 적용한 전지팩 - Google Patents

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KR20140039451A
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Abstract

본 발명은 둘 이상의 전지모듈 어셈블리들이 직렬 연결되어 있는 전지팩으로서, 상기 각각의 전지모듈 어셈블리는, 단위셀들로서 충방전이 가능한 전지셀들 또는 단위모듈들, 상기 단위셀들에 연결된 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자, 상기 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자를 외부 회로에 연결하기 위한 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자 및 상기 제 1 모듈 단자와 제 1 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위 및/또는 제 2 모듈 단자와 제 2 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위에 장착되어, 상기 전지모듈 어셈블리의 정상적인 작동 상태(ON 상태)에서 모듈 단자와 외부 입출력 단자를 전기적 연결하고, 전지모듈 어셈블리의 비정상적인 작동 상태(OFF 상태)에서 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자를 전기적 연결하는 전기 개폐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

자동 전자 개폐기를 적용한 전지팩 {Battery Pack employed Automatic Electrical Switch}
본 발명은 둘 이상의 전지모듈 어셈블리들이 직렬 연결되어 있는 전지팩으로서, 상기 각각의 전지모듈 어셈블리는, 단위셀들로서 충방전이 가능한 전지셀들 또는 단위모듈들, 상기 단위셀들에 연결된 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자, 상기 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자를 외부 회로에 연결하기 위한 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자 및 상기 제 1 모듈 단자와 제 1 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위 및/또는 제 2 모듈 단자와 제 2 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위에 장착되어, 상기 전지모듈 어셈블리의 정상적인 작동 상태(ON 상태)에서 모듈 단자와 외부 입출력 단자를 전기적 연결하고, 전지모듈 어셈블리의 비정상적인 작동 상태(OFF 상태)에서 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자를 전기적 연결하는 전기 개폐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성에 의해, 다수의 전지셀 또는 전지모듈을 전기적으로 연결한 전지팩이 사용된다. 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서, 다수의 전지셀들 또는 전지모듈을 직렬 연결할 수 있다.
리튬 이차전지는 우수한 전기적 특성을 가지고 있음에 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.
리튬 이차전지의 안전성 문제는 멀티-셀 구조의 중대형 전지팩에서 더욱 심각하다. 멀티-셀 구조의 전지팩에서는 많은 개수의 전지셀들이 사용됨으로 인해 일부 전지셀에서의 작동 이상은 다른 전지셀들로 연쇄반응을 유발할 수 있고 그로 인한 발화 및 폭발은 자칫 대형 사고를 초래할 수 있기 때문이다.
따라서, 종래의 중대형 전지팩에는 BMS(Battery Management System)를 통해 외부 개폐기를 차단하거나, 전지모듈의 퓨즈가 끊어지도록 하여 전지팩 전체의 전기를 차단시키는 안전 시스템이 구비되어 있었다.
그러나, 상기한 안전 시스템이 적용된 중대형 전지팩을 전기 자동차의 동력원으로 사용하는 경우, 주행 도중 일부 전지셀에서 작동 이상이 발생한다면, 전지팩 전체의 동력이 차단된다는 문제가 있다.
또한, 전지모듈 하나의 퓨즈만 끊어지는 것이 아닌 전지팩 내의 모든 전지모듈의 퓨즈가 끊어질 가능성이 있어 전지팩 전체를 교체해야 하는 문제가 있다.
또한, 전지팩의 조립 및 교체시 종래에는 서비스 플러그(Service Plug)를 뽑아 전지팩 전체의 전기를 차단시킨 후, 작업이 이루어졌으나, 이 경우에도, 작업자의 실수로 인해 전지모듈간의 전기적 연결이 잘못된 때에는 전지모듈 자체의 전기로 인한 사고가 발생할 수 있는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 일부 전지모듈 어셈블리의 이상 작동시 해당 전지모듈 어셈블리만을 선택적으로 단전시키고, 다른 전지모듈 어셈블리들은 정상적으로 작동시키는 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전지팩의 조립 및 교체시 각각의 전지모듈 어셈블리들이 상시 단전 상태로 설정되어 있어서, 작업자의 실수로 전지모듈 어셈블리들간에 연결이 이루어 지더라도 통전이 이루어지지 않아 작업자의 안전을 담보할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 둘 이상의 전지모듈 어셈블리들이 직렬 연결되어 있는 전지팩으로서,
상기 각각의 전지모듈 어셈블리는, 단위셀들로서 충방전이 가능한 전지셀들 또는 단위모듈들;
상기 단위셀들에 전기적으로 연결, 구체적으로는, 직렬 연결된 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자;
상기 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자를 외부 회로에 연결하기 위한 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자; 및
상기 제 1 모듈 단자와 제 1 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위 및/또는 제 2 모듈 단자와 제 2 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위에 장착되어, 상기 전지모듈 어셈블리의 정상적인 작동 상태(ON 상태)에서 모듈 단자와 외부 입출력 단자를 전기적 연결하고, 전지모듈 어셈블리의 비정상적인 작동 상태(OFF 상태)에서 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자를 전기적 연결하는 전기 개폐기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 전지모듈 어셈블리중 하나가 비정상적으로 작동하는 경우, 해당 전지모듈 어셈블리만을 단전시키더라도, 다른 전지모듈 어셈블리들은 정상적으로 작동하여 외부장치에 지속적으로 전력을 제공할 수 있으므로, 전기 자동차의 동력원으로서 사용되는 경우에도, 종래의 전지팩과 달리 주행 중 동력이 차단되는 위험이 감소하므로, 향상된 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 전지팩의 조립 및 교체시 각각의 전지모듈 어셈블리들이 상시 단전 상태로 설정되어 있어서, 작업자의 실수로 전지모듈 어셈블리들간에 연결이 이루어 지더라도 통전이 이루어지지 않아 작업자의 안전성을 담보할 수 있는 효과가 있다.
상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 구조일 수 있다. 상기 라미네이트 시트는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 형태로 이루어져 있고, 상기 수지 실란트층이 상호 열융착되는 형태일 수 있다.
상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 예를 들어, 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층은, 예를 들어, 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 사용될 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
상기 단위모듈은 두 개 이상의 전지셀이 측면방향으로 적층된 상태로 셀 커버에 수납되어 있는 구조일 수 있다. 또한, 외주면을 따라 카트리지가 결합된 다수의 전지셀을 적층한 구조이거나, 장방형 프레임 내부에 다수의 전지셀을 측면방향으로 인접하여 배열한 구조일 수 있지만, 이들 구조만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 모듈 단자는 전지모듈 어셈블리의 일면에 돌출되어 있는 판상형 단자 구조일 수 있다. 상기 모듈 단자는 수직으로 절곡되어 전지모듈 어셈블리의 동일면 상에 형성되어 있는 버스 바와 접촉하거나, 상기 버스 바가 수직 절곡되어 상기 모듈단자와 상호 접촉될 수 있고, 용접 등에 의해 상기 모듈 단자와 버스 바 사이에 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
상기 제 1 모듈 단자는 모듈 양극 단자일 수 있고, 상기 제 2 모듈 단자는 모듈 음극 단자일 수 있으며, 반대로 제 1 모듈 단자가 모듈 음극 단자일 수 있고, 제 2 모듈 단자가 모듈 양극 단자일 수 있다.
상기 외부 입출력 단자는 모듈 단자로부터 이격된 위치에서 전지모듈 어셈블리의 일면에 돌출되어 있는 돌기형 단자 구조일 수 있다. 상기 전지모듈 어셈블리들은 둘 이상이 인접하여 배열된 상태에서 상기 외부 입출력 단자에 와이어 또는 버스 바를 결합하여 상호간에 기계적 체결 및 전기적 연결을 동시에 이룰 수 있다.
또한, 상기 제 1 외부 입출력 단자는 외부 입출력 양극 단자일 수 있고, 상기 제 2 외부 입출력 단자는 외부 입출력 음극 단자일 수 있으며, 반대로 제 1 외부 입출력 단자는 외부 입출력 음극 단자일 수 있고, 제 2 외부 입출력 단자는 외부 입출력 양극 단자일 수 있다.
상기 제 1 모듈 단자와 제 1 외부 입출력 단자는 제 1 버스 바에 의해 상호 연결되어 있을 수 있다. 구체적으로, 제 1 버스 바는 제 1 외부 입출력 단자로부터 제 1 모듈 단자를 거쳐 전기 개폐기가 형성되어 있는 위치까지 연장되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 제 2 모듈 단자는 제 2 버스 바에 연결되어 있을 수 있고, 제 2 외부 입출력 단자는 제 3 버스 바와 연결되어 있을 수 있다. 구체적으로, 제 2 버스 바는 제 2 모듈 단자로부터 전기 개폐기가 형성되어 있는 위치까지 연장되어 있을 수 있으며, 제 3 버스 바는 제 2 외부 입출력 단자로부터 전기 개폐기가 형성되어 있는 위치까지 연장되어 있는 구조일 수 있다.
상기 제 1 버스 바와 제 2 버스 바 및 제 3 버스 바는 전기적으로 상호 분리되어 있는 구조일 수 있다.
상기 전기 개폐기는 전지모듈 어셈블리의 ON 상태에서 제 2 버스 바와 제 3 버스 바를 전기적으로 연결하고, 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태에서 제 1 버스 바와 제 3 버스 바를 전기적으로 연결하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 전지모듈 어셈블리의 ON 상태에서, 제 2 버스 바와 제 3 버스 바를 전기적으로 연결하면, 제 2 모듈 단자와 제 2 외부 입출력 단자도 전기적으로 연결되므로, 전지모듈 어셈블리가 외부 장치에 전력을 공급할 수 있다.
반대로, 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태에서는, 제 1 버스 바와 제 3 버스 바를 전기적으로 연결하면, 제 2 모듈 단자와 제 2 외부 입출력 단자의 전기적 연결은 끊어지고, 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자는 전기적으로 연결된다.
따라서, 전지모듈 어셈블리는 외부 장치에의 전력 공급을 중단하고, 제 1 외부 입출력 단자 및 제 2 외부 입출력 단자에 의해 인접한 전지모듈 어셈블리들을 전기적으로 연결하는 기능만을 수행한다. 따라서, 상기 전지모듈 어셈블리중 하나가 이상작동시 해당 전지모듈 어셈블리의 전기적 연결을 끊더라도, 다른 전지모듈 어셈블리들은 정상작동하여 외부장치에 지속적으로 전력을 제공하기 때문에 외부장치의 지속적인 작동에 있어서 안정성을 확보할 수 있다.
하나의 구체적인 실시예에서, 상기 전기 개폐기는 제 2 버스 바와 제 3 버스 바를 연결하기 위한 제 1 연결 부재, 제 1 버스 바와 제 3 버스 바를 연결하기 위한 제 2 연결 부재 및 제 1 연결 부재와 제 2 연결 부재를 연결하기 위한 연결 축을 포함하는 구조일 수 있다.
제 1 연결 부재와 제 2 연결 부재는 시소 구조로 전지모듈 어셈블리의 일면 상에 장착되어 있을 수 있다. 구체적으로, 제 1 연결 부재와 제 2 연결 부재는 각각 도전성의 판상형 부재일 수 있고, 긴 판상형 막대 구조인 연결 축의 양단에 상호 대칭적으로 장착되어 ‘I’자형 구조를 이룰 수 있다. 상기 제 1 연결 부재와 제 2 연결 부재가 장착된 연결축의 중심부 하단에는 연결 부재들을 전지모듈 어셈블리의 표면으로부터 이격시키고, 연결 축의 회전 운동을 가능하게 하는 지지보가 장착 되어 있는 구조 일 수 있다.
또한, 상기 제 1 연결 부재의 하부에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 제 1 연결 부재의 하향 운동을 유도하기 위한 자력을 인가하는 제 1 전자석이 장착되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전자석은 제 1 연결 부재에 대응하는 위치의 전지모듈 어셈블리의 내측에 장착되어 있을 수 있다. 상기 제 1 전자석은 제어 장치에 의해 전류가 흐르면, 자기장을 형성하고, 자력에 의해 제 1 연결 부재의 하향 운동을 유도하여, 제 1 연결 부재가 제 2 버스 바 및 제 3 버스 바에 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
상기 제 2 연결 부재의 상단에는 제 2 연결 부재에 탄력적인 하향력을 제공하는 압축 스프링이 장착되어 있을 수 있다. 상기 압축 스프링은 복원력에 의해 제 2 연결 부재에 하향력을 제공하여, 상기 제 2 연결 부재가 제 1 버스 바 및 제 3 버스 바에 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
상기 압축 스프링의 복원력은 상기 제 1 전자석의 자력 보다는 약하게 구성될 수 있다. 상기 압축 스프링은 제 2 연결 부재에 지속적으로 하향력을 제공하고 있기 때문에, 상기 제 1 전자석에 의해 제 1 연결 부재에 별도의 힘이 작용하지 않으면, 상기 전지모듈 어셈블리는 OFF 상태에 놓여질 수 있다. 따라서, 전지팩 조립 및 교체시 전지모듈 어셈블리들이 상시 단전 상태로 설정되어 있어서, 작업자의 실수로 전지모듈 어셈블리들간에 연결이 이루어 지더라도 통전이 이루어지지 않아서 작업자의 안전성을 담보할 수 있다.
또 다른 구체적인 실시예에서,
상기 연결 축의 일측에는 피니언 기어가 형성되어 있고;
상기 피니언 기어에는 연결 축을 중심으로 상하 방향으로 움직이는 랙 기어가 맞물려 결합되어 있고, 상기 랙 기어에서 피니언 기어가 맞물려 결합된 면의 대향면에는 요철 구조가 형성되어 있으며;
상기 랙 기어의 양측 단부들 중에서 연결 축 방향의 단부에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 랙 기어의 상향 운동을 유도하기 위한 자력을 인가하는 제 2 전자석이 장착되어 있고;
상기 랙 기어의 대향면에 대응하는 위치에는 온도 상승시 랙 기어의 반대 방향으로 휘어지는 바이메탈이 장착되어 있고, 상기 랙 기어에 대면하는 바이메탈의 일면에는 바이메탈이 휘어지지 않은 상태에서 랙 기어의 하향 운동을 억제하기 위해 랙 기어의 요철 구조에 맞물리는 돌기가 형성되어 있으며;
상기 바이메탈을 중심으로 랙 기어의 대칭 위치에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 랙 기어의 반대 방향으로 바이메탈이 휘어지도록 자력을 인가하는 제 3 전자석이 장착되어 있고;
상기 제 2 연결 부재에는 탄력적인 하향력을 제공하는 압축 스프링이 장착되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조를 더욱 상술하면 하기와 같다.
우선, 상기 연결 축의 일측에는 피니언 기어가 형성되어 있다. 상기 연결 축은 피니언 기어가 회전함에 따라, 같이 회전운동할 수 있도록 상기 피니언 기어와 기계적으로 결합되어 있다. 상기 피니언 기어에는 연결 축을 중심으로 상하 방향으로 움직이는 랙 기어가 맞물려 결합되어 있고, 상기 랙 기어에서 피니언 기어가 맞물려 결합된 면의 대향면에는 요철 구조가 형성되어 있다.
상기 랙 기어의 양측 단부들 중에서 연결 축이 형성되어 있는 방향의 단부에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 랙 기어의 상향 운동을 유도하기 위한 자력을 인가하는 제 2 전자석이 장착되어 있다.
또한, 상기 랙 기어의 대향면에 대응하는 위치에는 온도 상승시 랙 기어의 반대 방향으로 휘어지는 바이메탈이 장착되어 있고, 상기 랙 기어에 대면하는 바이메탈의 일면에는 바이메탈이 휘어지지 않은 상태에서 랙 기어의 하향 운동을 억제하기 위해 랙 기어의 요철 구조에 맞물리는 돌기가 형성되어 있다. 상기 돌기의 형상은, 상기 랙 기어가 연결 축이 형성되어 있는 방향으로 상향 운동을 할 때에는, 상기 돌기가 요철 구조를 따라 미끄러져 이동할 수 있는 형상일 수 있다. 반대로, 상기 랙 기어가 하향 운동을 할 때에는 상기 돌기가 요철 구조에 맞물려 고정될 수 있는 형상일 수 있다. 이러한 돌기의 형상은, 예를 들어, 직삼각형일 수 있다.
상기 바이메탈을 중심으로 랙 기어의 대칭 위치에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 랙 기어의 반대 방향으로 바이메탈이 휘어지도록 자력을 인가하는 제 3 전자석이 장착되어 있고, 상기 제 2 연결 부재에는 탄력적인 하향력을 제공하는 압축 스프링이 장착되어 있다.
상기와 같은 구조로 인해, 전지모듈 어셈블리의 ON 상태에서, 제어 장치에 의해 제 2 전자석에 전류를 인가하면, 제 2 전자석은 상기 랙 기어에 자력을 인가하여 랙 기어의 상향 운동을 유도한다. 따라서, 랙 기어에 맞물려 있는 피니언 기어는 회전운동을 하게 되고, 동시에 연결 축 또한 회전운동을 하게 되어, 상기 연결 축에 장착되어 있는 제 1 연결 부재가 제 2 버스 바 및 제 3 버스 바와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제 2 전자석에 전류의 흐름을 차단하더라도, 상기 바이메탈의 일면에 형성되어 있는 돌기가 상기 랙 기어의 요철 구조에 맞물려 있어서, 상기 랙 기어 및 상기 랙 기어와 기계적으로 연결되어 있는 피니언 기어, 연결 축, 제 1 연결 부재의 움직임을 모두 고정할 수 있으므로, 전지모듈 어셈블리의 ON 상태를 유지할 수 있게 되고, 전지모듈 어셈블리는 외부장치에 전력을 지속적으로 공급할 수 있다.
반면, 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태에서, 제어 장치에 의해 제 3 전자석에 전류를 인가하면, 제 3 전자석은 상기 바이메탈에 자력을 인가하여 바이메탈의 하향 운동을 유도한다. 따라서, 상기 바이메탈에서 돌기가 형성되어 있는 부위가 휘어지게 되고, 상기 랙 기어의 요철 구조에 맞물려 있는 돌기가 요철 구조에서 빠져 나오게 된다. 상기 랙 기어의 움직임을 고정할 수 있는 구조가 해제됨으로써, 상기 압축 스프링은 제 2 연결 부재에 탄력적인 하향력을 제공하여, 제 2 연결 부재가 제 1 버스 바와 제 3 버스 바와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
따라서, OFF 상태에서의 전지모듈 어셈블리는 제 1 버스 바 및 제 3 버스 바와 연결되어 있는 제 1 외부 입출력 단자 및 제 2 외부 입출력 단자에 의해 인접한 전지모듈 어셈블리들을 전기적으로 연결하는 기능만을 수행할 수 있다.
또한, 제어 장치의 고장시에도, 상기 바이메탈은 열팽창 계수가 다른 2개의 금속이 결합되어 형성되어 있으므로, 전지모듈 어셈블리의 내부 온도가 일정 한계 이상으로 상승하게 되면, 상기 바이메탈은 상기 랙 기어에 대향하는 방향으로 휘어질 수 있다. 따라서, 상기 랙 기어의 요철 구조에 맞물려 있는 돌기가 요철 구조에서 빠져 나오게 되므로, 상기 압축 스프링의 복원력에 의해서 제 2 연결 부재를 제 1 버스 바와 제 3 버스 바와 접촉시켜, 전지모듈 어셈블리를 OFF 상태로 전환할 수 있다.
상기 제어 장치는 BMS(Battery Management System)일 수 있다. 상기 BMS는 상기 전지모듈 어셈블리의 일면에 장착되는 구조일 수 있다. 상기 BMS는 전지모듈 어셈블리의 과전류, 과방전, 과충전, 과전압 및 고온 상태 등을 감지하여 상기 전자석에 전류의 흐름을 인가 하거나 차단하여, 상기 전지모듈 어셈블리의 작동 상태(ON 또는 OFF 상태)를 자동으로 제어하거나 전지모듈 어셈블리의 외부에서 인위적으로 제어 할 수 있다.
상기 전지팩은 필요한 전력량 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장 장치 등의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하고, 상기 디바이스는 구체적으로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장 장치의 전원일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지모듈 어셈블리중 하나가 이상작동시 해당 전지모듈 어셈블리 단전시키더라도, 다른 전지모듈 어셈블리들은 정상작동하여 외부장치에 지속적으로 전력을 제공하기 때문에 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 비정상적으로 작동한 전지모듈 어셈블리만을 교체할 수 있는 장점이 있다.
또한, 전지팩의 조립 및 교체시 각각의 전지모듈 어셈블리들이 상시 단전 상태로 설정되어 있어서, 작업자의 실수로 전지모듈 어셈블리들간에 연결이 이루어 지더라도 통전이 이루어지지 않아 작업자의 안전성을 담보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기 개폐기의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 ON 상태의 측면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 ON 상태의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태의 측면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태의 사시도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 개폐기의 측면도이다;
도 8은 도 7의 구조에서 전지모듈 어셈블리의 ON 상태의 측면도이다;
도 9는 도 8의 사시도이다;
도 10은 도 7의 구조에서 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태의 측면도이다;
도 11은 도 10의 사시도이다;
도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀의 모식도이다;
도 13은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위모듈의 모식도이다;
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지모듈 어셈블리(10)는 제 1 모듈 단자(110) 및 제 2 모듈 단자(120)와 제 1 외부 입출력 단자(210) 및 제 2 외부 입출력 단자(220)와 제 1 버스 바(310), 제 2 버스 바(320) 및 제 3 버스 바(330)와 전기 개폐기(400)로 이루어져 있다.
제 1 모듈 단자(110)는 전지모듈(도시하지 않음)들로부터 연장되어 전지모듈 어셈블리(10)의 일면의 좌측에 판상형 구조로 돌출되어 모듈 양극 단자를 형성한다. 마찬가지로, 제 2 모듈 단자(120)는 전지모듈(도시하지 않은)들로부터 연장되어 제 1 모듈 단자(110)가 형성된 동일면의 우측에 판상형 구조로 돌출되어 모듈 음극 단자를 형성한다.
제 1 외부 입출력 단자(210) 및 제 2 외부 입출력 단자(220)는 각각 제 1 모듈 단자(110) 및 제 2 모듈 단자(220)에 이격된 상태로 전지모듈 어셈블리(10)의 일면의 상부에 돌출되어 외부 입출력 양극 단자 및 외부 입출력 음극 단자를 형성하고, 와이어 또는 버스 바에 의해 인접한 전지모듈 어셈블리들과 기계적 체결 및 전기적 연결을 동시에 이룰 수 있다.
제 1 버스 바(310)는 제 1 외부 입출력 단자(210)로부터 연장되어 제 1 모듈 단자(110)를 거쳐 전기 개폐기(400)가 위치한 곳까지 ‘ㄴ’자 형상으로 형성되어 있다. 제 1 버스 바(310)는 제 1 모듈 단자(110)에 대응하는 부위가 수직 절곡되어 제 1 모듈 단자(110)와 용접 등의 방법에 의해 접촉되어 있어서, 제 1 외부 입출력 단자(210)와 제 1 모듈 단자(110)간에 전기적 연결이 이루어 진다.
제 2 버스 바(320)는 제 2 모듈 단자(120)에 대응하는 부위가 수직 절곡되어 제 2 모듈 단자(120)와 용접 등의 방법에 의해 접촉되어 있다.
제 3 버스 바(330)는 제 2 외부 입출력 단자(220)로부터 연장되어 전기 개폐기(400)가 위치한 곳까지 형성되어 있다.
제 1 버스 바(310), 제 2 버스 바(320) 및 제 3 버스 바(330)는 전기적으로 상호 분리되어 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기 개폐기의 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 연결 부재(410) 및 제 2 연결 부재(420)는 연결 축(430)의 양측 단부에 상호 대칭적으로 장착되어 ‘I’자형 구조로 이루어져 있다. 연결 축(430)의 하단에는 제 1 연결 부재(410) 및 제 2 연결 부재(420)를 전지모듈 어셈블리(도시하지 않음)의 표면으로부터 이격시키고, 연결 축(430)이 회전 운동할 수 있도록 지지보(440)가 장착되어 있어서 전기 개폐기(400)는 전체적으로 시소 구조로 이루어져 있다.
또한, 연결 축(430)과 제 1 연결 부재(410)가 접하는 부위의 대응하는 위치에는 제 1 전자석(450)이 전지모듈 어셈블리(도시하지 않은)의 내측에 장착되어 있고, 연결 축(430)과 제 2 연결 부재(420)가 접하는 면의 대향 면에는 압축 스프링(460)이 장착되어 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 ON 상태의 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 ON 상태의 사시도가 도시되어 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 전지모듈 어셈블리(10)의 ON 상태에서 BMS(도시하지 않음)는 제 1 전자석(450)에 전류를 인가한다. 제 1 전자석(450)은 자기장을 형성하고, 제 1 연결 부재(410)는 자력에 의해 화살표 방향으로 하향력을 받게 된다. 제 1 연결 부재(410)는 제 2 버스 바(320) 및 제 3 버스 바(330)에 접촉하여, 제 2 버스 바(320)와 제 3 버스 바(320)간에 전기적 연결을 이루고, 결과적으로 제 2 모듈 단자(120)와 제 2 외부 입출력 단자간(220)에 전기적 연결이 이루어져서 전지모듈 어셈블리(10)는 외부장치에 전력을 공급할 수 있는 통전 상태가 된다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태의 측면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태의 사시도가 도시되어 있다.
도 5와 도 6을 참조하면, 전지모듈 어셈블리(10)의 OFF 상태에서 BMS(도시하지 않음)는 전지모듈 어셈블리(10)의 과전류, 과방전, 과충전, 과전압 및 고온 상태 등을 감지하면 제 1 전자석(450)에 흐르는 전류를 차단한다. 제 1 전자석(450)에 전류가 차단되어 자력을 잃으면, 제 2 연결 부재(420)는 압축 스프링(460)의 복원력에 의해 화살표 방향으로 하향력을 받게 된다. 제 2 연결 부재(420)는 제 1 버스 바(310) 및 제 3 버스 바(330)에 접촉하여, 제 1 버스 바(310)와 제 3 버스 바(330)간에 전기적 연결을 이루고, 결과적으로 제 1 외부 입출력 단자(210)와 제 2 외부 입출력 단자(220)간에 전기적 연결이 이루어져서 전지모듈 어셈블리(10)는 외부장치에 전력을 공급할 수 없는 단전 상태가 되고, 인접한 전지모듈 어셈블리들을 전기적으로 연결해주는 기능만 수행하게 된다. 따라서, 전지모듈 어셈블리(10)가 BMS(도시하지 않음)에 의해 단전 상태가 되더라도, 인접 전지모듈 어셈블리들은 정상작동하여 외부장치에 지속적으로 전력을 제공할 수 있다.
또한, 압축 스프링(460)은 제 2 연결 부재(420)에 지속적으로 하향력을 제공하고 있기 때문에, 제 1 전자석(450)에 의해 별도의 힘이 작용하지 않으면, 전지모듈 어셈블리(10)는 상시적으로 OFF 상태에 놓여진다. 따라서, 전지팩 조립 및 교체시 전지모듈 어셈블리(10)는 상시 단전 상태로 설정되어 있어서, 작업자의 실수로 인접한 전지모듈 어셈블리와 연결이 이루어 지더라도 통전이 이루어지지 않아서 작업자의 안전성을 담보할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 개폐기의 측면도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 제 1 연결 부재(510) 및 제 2 연결 부재(520)는 연결 축(530)의 양측 단부에 상호 대칭적으로 장착되어 ‘I’자형 구조로 이루어져 있다. 연결 축(530)의 하단에는 제 1 연결 부재(510) 및 제 2 연결 부재(520)를 전지모듈 어셈블리(도시하지 않음)의 표면으로부터 이격시키고, 연결 축(530)이 회전 운동할 수 있도록 지지보(540)가 장착되어 있다.
연결 축(530)의 중심부의 일측에는 피니언 기어(570)가 형성되어 있다. 연결 축(530)은 피니언 기어(570)가 회전운동을 할 때, 같이 회전운동 할 수 있도록 피니언 기어(570)와 기계적으로 결합되어 있다. 피니언 기어(570)에는 랙 기어(580)가 맞물려서 결합되어 있고, 랙 기어(580)는 그 것의 우측 단부의 위치에 형성되어 있는 제 2 전자석(551)의 자력에 의해 좌우 방향으로 움직일 수 있다.
랙 기어(580)의 하부에는 바이메탈(590)이 형성되어 있고, 바이메탈(590)의 우측 단부에는 위 방향으로 돌기(591)가 형성되어 있다.
돌기(591)의 형상은, 랙 기어(570)가 우측 방향으로 움직일 때에는 랙 기어(580)의 하면에 형성되어 있는 요철 구조를 따라 미끄러져 이동할 수 있고, 반대로 랙 기어(570)가 좌측 방향으로 움직일 때에는 돌기(591)가 요철 구조에 맞물려 고정될 수 있도록, 직삼각형의 구조로 형성되어 있다.
또한, 연결 축(530)과 제 2 연결 부재(520)가 접하는 면의 대향 면에는 압축 스프링(560)이 장착되어 있다.
도 8에는 도 7의 구조에서 전지모듈 어셈블리의 ON 상태의 측면도가 도시되어 있고, 도 9에는 그것의 사시도가 도시되어 있다.
도 7, 도 8 및 도 9를 함께 참조하면, 전지모듈 어셈블리(10)의 ON 상태에서 BMS(도시하지 않음)는 제 2 전자석(551)에 전류를 인가한다. 제 2 전자석(551)은 자기장을 형성하고, 랙 기어(580)는 자력에 의해 화살표 방향으로 자력을 받게 된다. 자력에 의해, 랙 기어(580)가 화살표 방향으로 움직임에 따라, 피니언 기어(570)는 반시계방향으로 회전운동하게 되고, 동시에 연결 축(530)도 반시계방향으로 회전운동을 하여, 제 1 연결 부재(510)는 제 2 버스 바(320) 및 제 3 버스 바(330)에 접촉하여, 제 2 버스 바(320)와 제 3 버스 바(330)간에 전기적 연결을 이루고, 결과적으로 제 2 모듈 단자(120)와 제 2 외부 입출력 단자간(220)에 전기적 연결이 이루어져서 전지모듈 어셈블리(10)는 외부장치에 전력을 공급할 수 있는 통전 상태가 된다.
제 2 전자석(551)의 전류를 차단하더라도, 바이메탈(590)의 일면에 형성되어 있는 돌기(591)가 랙 기어(580)의 요철 구조에 맞물려 있어서, 랙 기어(580) 및 랙 기어(580)와 기계적으로 연결되어 있는 피니언 기어(570), 연결 축(530), 제 1 연결 부재(510)의 움직임을 모두 고정할 수 있으므로, 전지모듈 어셈블리(10)의 ON 상태를 유지할 수 있게 되고, 전지모듈 어셈블리(10)는 외부장치에 전력을 지속적으로 공급할 수 있다.
도 10에는 도 7의 구조에서 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태의 측면도가 도시되어 있고, 도 11에는 그것의 사시도가 도시되어 있다.
도 7, 도10 및 도 11을 함께 참조하면, 전지모듈 어셈블리(10)의 OFF 상태에서 BMS(도시하지 않음)는 전지모듈 어셈블리(10)의 과전류, 과방전, 과충전, 과전압 및 고온 상태 등을 감지하면 제 3 전자석(552)에 전류를 인가한다. 제 3 전자석(552)은 자기장을 형성하고, 바이 메탈(590)의 우측 단부는 자력에 의해 아래 방향으로 휘어지게 된다. 바이 메탈(590)이 휘어짐에 따라, 돌기(591)는 랙 기어(580)의 요철 구조로부터 빠져 나오게 된다. 랙 기어(580)를 고정하는 구조가 해제됨으로써, 압축 스프링(560)의 복원력에 의해 제 2 연결 부재(520)는 화살표 방향으로 하향력을 받게 된다. 제 2 연결 부재(520)는 제 1 버스 바(310) 및 제 3 버스 바(330)에 접촉하여, 제 1 버스 바(310)와 제 3 버스 바(330) 간에 전기적 연결을 이루고, 결과적으로 제 1 외부 입출력 단자(210)와 제 2 외부 입출력 단자(220) 간에 전기적 연결이 이루어져 전지모듈 어셈블리(10)는 외부장치에 전력을 공급할 수 없는 단전 상태가 되고, 인접한 전지모듈 어셈블리들을 전기적으로 연결해주는 기능만 수행하게 된다. 따라서, 전지모듈 어셈블리(10)가 BMS(도시하지 않음)에 의해 단전 상태가 되더라도, 인접 전지모듈 어셈블리들은 정상작동하여 외부장치에 지속적으로 전력을 제공할 수 있다.
또한, BMS의 고장시에도, 바이메탈(590)은 열팽창 계수가 다른 2개의 금속이 결합되어 형성되어 있으므로, 전지모듈 어셈블리(10)의 내부 온도가 일정 한계 이상으로 상승하게 되면, 바이메탈(590)의 우측 단부는 아래 방향으로 휘어질 수 있다. 제 3 전자석(552)에 의하지 않고도, 랙 기어(580)의 요철 구조에 맞물려 있는 돌기(591)가 요철 구조에서 빠져 나오게 되므로, 압축 스프링(560)의 복원력에 의해서 제 2 연결 부재(520)를 제 1 버스 바(310)와 제 3 버스 바(330)와 접촉시켜, 전지모듈 어셈블리(10)를 OFF 상태로 전환할 수 있다.
도 12에는 파우치형 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
도 12를 참조하면, 파우치형 전지(600)는 두 개의 전극리드(610, 620)가 서로 대향하여 전지 본체(630)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(640)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양 측면(650)과 상단부 및 하단부(660, 670)를 부착시킴으로써 전지(600)가 만들어진다.
외장부재(640)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양 측면(650)과 상단부 및 하단부(660, 670)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양 측면(650)은 상하 외장부재(640)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(660)와 하단부(670)에는 전극리드(610, 620)가 돌출되어 있으므로 전극리드(610, 620)의 두께 및 외장부재(640) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(610, 620)와의 사이에 필름상의 실링부재(680)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.
도 13에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위모듈의 모식도가 도시되어 있다.
도 13을 참조하면, 단위모듈(700)은 도 12와 같은 2 개의 전지셀들(도시하지 않음)을 그것의 일측 전극단자들이 직렬로 연결된 후 절곡되어 상호 밀착된 구조로 제 1 커버(710) 및 제 2 커버(720) 사이에 개재되고 제 1 커버(710) 및 제 2 커버(720)가 결합하는 구조로 이루어져 있다.
셀 커버(710, 720)의 좌우 양단에 인접한 외면에는 전지모듈 어셈블리의 케이스(도시하지 않음)에 대한 고정을 용이하게 하기 위한 단차(730)가 형성되어 있으며, 상단과 하단에도 역시 동일한 역할을 하는 단차(740)가 형성되어 있다.
도 14에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈 어셈블리의 모식도가 도시되어 이다.
도 14를 참조하면, 하부 프레임 (830)에는 도 13과 같은 단위모듈(810)을 장착하고, 상부 프레임(820)을 단위모듈(810)의 상부에 장착하여, 상부 프레임(820) 및 하부 프레임(830)의 결합에 의해 장방형 구조의 프레임 내에 단위모들(810)이 내장되는 구조의 전지모듈 어셈블리(800)가 형성된다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 둘 이상의 전지모듈 어셈블리들이 직렬 연결되어 있는 전지팩으로서,
    상기 각각의 전지모듈 어셈블리는,
    단위셀들로서 충방전이 가능한 전지셀들 또는 단위모듈들;
    상기 단위셀들에 연결된 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자;
    상기 제 1 모듈 단자 및 제 2 모듈 단자를 외부 회로에 연결하기 위한 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자; 및
    상기 제 1 모듈 단자와 제 1 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위 및/또는 제 2 모듈 단자와 제 2 외부 입출력 단자 간의 전기적 연결 부위에 장착되어, 상기 전지모듈 어셈블리의 정상적인 작동 상태(ON 상태)에서 모듈 단자와 외부 입출력 단자를 전기적 연결하고, 전지모듈 어셈블리의 비정상적인 작동 상태(OFF 상태)에서 제 1 외부 입출력 단자와 제 2 외부 입출력 단자를 전기적 연결하는 전기 개폐기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단위모듈은 상기 전지셀들이 적어도 두 개 이상 측면방향으로 적층된 상태로 셀커버에 수납되는 구조 또는 상기 전지셀들의 외주면을 따라 카트리지가 결합된 상태로 적층되어 있는 구조 또는 상기 전지셀들이 측면방향으로 인접하여 배열되어 장방형 프레임에 수납되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈 단자는 전지모듈 어셈블리의 일면에 돌출되어 있는 판상형 단자 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 모듈 단자는 모듈 양극 단자이고, 상기 제 2 모듈 단자는 모듈 음극 단자인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자는 모듈 단자로부터 이격된 위치에서 전지모듈 어셈블리의 일면에 돌출되어 있는 돌기형 단자 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 외부 입출력 단자는 외부 입출력 양극 단자이고, 상기 제 2 외부 입출력 단자는 외부 입출력 음극 단자인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 모듈 단자와 제 1 외부 입출력 단자는 전기 개폐기의 위치로 연장된 제 1 버스 바에 의해 상호 연결되어 있고;
    상기 제 2 모듈 단자는 전기 개폐기의 위치로 연장된 제 2 버스 바에 연결되어 있으며;
    상기 제 2 외부 입출력 단자는 전기 개폐기의 위치로 연장된 제 3 버스 바에 연결되어 있고;
    상기 제 1 버스 바와 제 2 버스 바 및 제 3 버스 바는 전기적으로 상호 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 전기 개폐기는 전지모듈 어셈블리의 ON 상태에서 제 2 버스 바와 제 3 버스 바를 전기적으로 연결하고, 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태에서 제 1 버스 바와 제 3 버스 바를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전기 개폐기는,
    제 2 버스 바와 제 3 버스 바를 연결하기 위한 제 1 연결 부재; 및
    제 1 버스 바와 제 3 버스 바를 연결하기 위한 제 2 연결 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 연결 부재와 제 2 연결 부재는 시소 구조로 전지모듈 어셈블리의 일면 상에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 연결 부재와 제 2 연결 부재는 각각 도전성의 판상형 부재이고, 연결 축의 양단에 상호 대칭적으로 장착되어 있으며, 상기 연결 축의 하단에는 연결 부재들을 전지모듈 어셈블리의 표면으로부터 이격시키는 지지보가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 연결 부재의 하부에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 제 1 연결 부재의 하향 운동을 유도하기 위한 자력을 인가하는 제 1 전자석이 장착되어 있고, 그에 대응하는 제 2 연결 부재의 상단에는 제 2 연결 부재에 탄력적인 하향력을 제공하는 압축 스프링이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 연결 축의 일측에는 피니언 기어가 형성되어 있고;
    상기 피니언 기어에는 연결 축을 중심으로 상하 방향으로 움직이는 랙 기어가 맞물려 결합되어 있고, 상기 랙 기어에서 피니언 기어가 맞물려 결합된 면의 대향면에는 요철 구조가 형성되어 있으며;
    상기 랙 기어의 양측 단부들 중에서 연결 축 방향의 단부에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 랙 기어의 상향 운동을 유도하기 위한 자력을 인가하는 제 2 전자석이 장착되어 있고;
    상기 랙 기어의 대향면에 대응하는 위치에는 온도 상승시 랙 기어의 반대 방향으로 휘어지는 바이메탈이 장착되어 있고, 상기 랙 기어에 대면하는 바이메탈의 일면에는 바이메탈이 휘어지지 않은 상태에서 랙 기어의 하향 운동을 억제하기 위해 랙 기어의 요철 구조에 맞물리는 돌기가 형성되어 있으며;
    상기 바이메탈을 중심으로 랙 기어의 대칭 위치에는, 전지팩의 작동을 제어하는 제어 장치에 의해, 랙 기어의 반대 방향으로 바이메탈이 휘어지도록 자력을 인가하는 제 3 전자석이 장착되어 있고;
    상기 제 2 연결 부재에는 탄력적인 하향력을 제공하는 압축 스프링이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 제어 장치는 BMS인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈 어셈블리의 OFF 상태는 과전류, 과방전, 과충전, 과전압 및 고온 상태로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 상태인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 1 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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