KR20150031877A - 차량용 배터리팩 - Google Patents

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박윤수
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 복수개의 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly, BMA)를 구비한 차량용 배터리팩에 관한 것으로, 상기 발명은 상기 배터리모듈조립체들 각각이 과충전에 따른 배터리 셀의 팽창에 대응하여 팽창하는 것에 의해 배터리 셀들간의 연결을 단절시키기 위한 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)를 포함하고, 상기 배터리모듈조립체들 각각은 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 인접한 다른 배터리모듈조립체에 접촉하지 않도록 서로 사전에 정해진 간격(gap) 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 배터리 셀 단위의 검출력을 증대할 수 있고, 배터리모듈조립체(BMA) 단위의 진단 및 정비가 가능하여 제품의 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 배터리팩{Battery pack for vehicle}
본 발명은 차량용 배터리팩에 관한 것으로, 구체적으로는 과충전 시 셀의 보호를 위해 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)가 적용되는 차량용 배터리팩에 관한 것이다.
현재 차량용 배터리 팩 설계 시 과충전에 대한 안전 장치로 일반적으로 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)가 적용 되고 있다. 전류차단장치는 과충전에 대한 안전장치로 BMS(Battery Management System)등 전기적인 장치와 별도로 물리적인 힘으로 배터리 셀(Cell) 간 연결 구조를 단절시키는 안전장치이다.
한국 공개특허(10-2012-0130361)에 의하면 차량용 배터리팩은 전지모듈 배열체의 전면 및 후면을 각각 지지하는 전면 지지부재 및 후면 지지부재를 포함한다.
이러한 한 쌍의 지지부재들에는 스웰링 발생시 전지모듈의 국부적인 변형을 유도하여 단전이 일어나도록 부피 팽창에 대해 취약한 부위인 취약부가 부분적으로 형성되어 있다.
형성된 취약부는 배터리 셀의 과충전/과방전에 따른 내부 가스발생으로 인한 부피 팽창 시 팽창하여 셀간 연결부위를 끊음으로써 전류를 차단시키는 기능을 수행한다.
그러나 종래 차량용 배터리팩은 이와 같은 전류차단장치(CID)의 작동이 개별 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly, BMA)가 아닌 이들이 조립된 배터리팩조립체(Battery Pack Assembly, BPA))에서 작동함으로써, 단위 셀의 불량으로 인한 부피 증가 시 검출력이 저하되는 문제를 가지고 있다. 배터리모듈조립체(BMA)는 복수개의 배터리 셀이 결합된 것이다.
또한 종래 차량용 배터리팩은 전류차단장치(CID)의 작동 후에는 배터리모듈조립체(BMA) 단위의 교체는 불가하고 전체 배터리팩조립체(BPA) 단위의 교체만 가능하여, 제품의 유지 보수에 소요되는 비용을 증가시키는 단점을 가지고 있다.
KR 10-2012-0130361 A
본 발명의 목적은 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)의 구성을 배터리팩조립체(Battery Pack Assembly, BPA) 단위가 아닌 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly) 단위 별로 구현함으로써 셀 단위의 검출력을 증대할 수 있고, 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly) 단위의 진단 및 정비가 가능하여 제품의 유지 보수성을 향상시킬 수 있는 차량용 배터리팩을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 복수개의 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly, BMA)를 구비한 차량용 배터리팩에 관한 것으로, 본 차량용 배터리팩은 상기 배터리모듈조립체들 각각이 과충전에 따른 배터리 셀의 팽창에 대응하여 팽창하는 것에 의해 배터리 셀들간의 연결을 단절시키기 위한 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류차단장치는 상기 배터리모듈조립체의 외부 양측면의 셀 단자부에 해당하는 일부 영역에 배치되는 측벽판의 일부에 형성될 수 있다.
상기 전류차단장치는 과충전에 따른 셀의 팽창에 대응하여 배터리 셀들간의 연결을 단절시키도록 팽창하는 취약부가 상기 측벽판의 일부에 형성되는 것에 의해 구현될 수 있다.
상기 취약부는 비드 형태로서 복수 개로 마련될 수 있고, 상기 측벽판의 중앙 영역에 사전에 정해진 간격으로 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면은 복수개의 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly, BMA)를 구비한 차량용 배터리팩에 관한 것으로, 본 차량용 배터리팩은 상기 배터리모듈조립체들 각각이 과충전에 따른 배터리 셀의 팽창에 대응하여 팽창하는 것에 의해 배터리 셀들간의 연결을 단절시키기 위한 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)를 포함하고, 상기 배터리모듈조립체들 각각은 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 인접한 다른 배터리모듈조립체에 접촉하지 않도록 서로 사전에 정해진 간격(gap) 이격되어 배치될 수 있다.
상기 전류차단장치는 상기 배터리모듈조립체의 외부 양측면의 셀 단자부에 해당하는 일부 영역에 배치되는 측벽판의 일부에 형성될 수 있다.
상기 전류차단장치는 과충전에 따른 셀의 팽창에 대응하여 배터리 셀들간의 연결을 단절시키도록 팽창하는 취약부가 상기 측벽판의 일부에 형성되는 것에 의해 구현될 수 있다.
상기 취약부는 비드 형태로서 복수 개로 마련될 수 있고, 상기 측벽판의 중앙 영역에 사전에 정해진 간격으로 배치될 수 있다.
상기 사전에 정해진 간격은 상기 배터리모듈조립체에 불량셀이 존재하는 경우 부피 팽창으로 인해 상기 셀 단자부가 찢어질 수 있는 최소 거리로 정해질 수 있다.
이와 같이 본 발명은 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)의 구성을 배터리팩조립체(Battery Pack Assembly, BPA) 단위가 아닌 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly) 단위 별로 구현하고, 배터리모듈조립체의 종래의 전면 개방에서 부분개방(셀 단자부)으로 변경하면서 동시에 배터리모듈조립체 사이에 간격을 가지도록 조립함으로써 배터리 셀 단위의 검출력을 증대할 수 있고, 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly) 단위의 진단 및 정비가 가능하여 제품의 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 종래 배처리모듈조립체로부터 전면 및 후면의 지지판(end plate)과 상부 및 하부에 배치되는 지지바(support bar)의 구조를 생략할 수 있어 제조 공정을 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 종래 배터리모듈조립체에서의 부피 팽창의 누적을 통해 구현되는 전류차단장치(CID)로부터 단위 배터리모듈조립체에 전류차단장치를 구현함으로써 불량셀이 포함되어 있는 개별 배터리모듈조립체의 적은 부피 변화로도 전류차단장치를 구현할 수 있어, 제품의 경량화에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리팩의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리팩의 평면도이다.
도 3은 종래 차량용 배터리팩의 평면도이다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리팩에 대해 설명한다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리팩의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리팩의 특징을 나타내기 위한 평면도이다.
본 실시예에 따른 차량용 배터리팩(1)은 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly, BMA)(10)가 복수개 결합하여 이루어진다.
배터리모듈조립체들(10) 각각은 과충전에 따른 배터리 셀의 팽창에 대응하여 팽창하여 배터리 셀들간의 연결을 단절시키기 위한 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)(20)를 포함한다.
전류차단장치(20)는 배터리모듈조립체(10)의 외부 양측면의 셀 단자부에 해당하는 일부 영역(A)에 배치되는 측벽판(30)의 일부에 형성될 수 있다.
즉 전류차단장치(20)는 과충전에 따른 배터리 셀의 팽창에 대응하여 배터리 셀들간의 연결을 단절시키도록 팽창하는 취약부가 측벽판(30)의 일부에 형성되는 것에 의해 구현될 수 있다.
취약부는 비드 형태로서 복수 개로 마련될 수 있고, 측벽판(30)의 중앙 영역에 사전에 정해진 간격으로 배치될 수 있다.
한편, 배터리모듈조립체들(10) 각각은, 도 3에 도시된 바와 같이 종래 배터리모듈조립체가 서로 접촉하여 배치되어 있는 것과 달리, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 사전에 정해진 간격(gap) 이격되어 배치되어, 해당 배터리 셀의 팽창에 의해 배터리모듈조립체(10)가 이웃하는 배터리모듈조립체(10)에 접촉하지 않는다.
여기서 사전에 정해진 간격(gap)은 개별 배터리모듈조립체(10)에 불량셀이 존재하는 경우 부피 팽창으로 인해 셀 단자부가 찢어질 수 있는 최소 거리로 한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 차량용 배터리팩(1)은 배터리모듈조립체(10)의 종래의 전면 개방에서 부분개방(셀 단자부)으로 변경하면서 동시에 배터리모듈조립체(10) 사이에 간격을 가지도록 조립할 수 있다.
본 실시예에 따른 차량용 배터리팩(1)은 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)(20)의 구성을 배터리팩조립체(Battery Pack Assembly, BPA) 단위가 아닌 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly)(10) 단위 별로 구현함으로써 배터리 셀 단위의 검출력을 증대할 수 있고, 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly)(10) 단위의 진단 및 정비가 가능하여 제품의 유지 보수성을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 종래 배터리모듈조립체들은 서로 접촉되어 있어 해당 배터리 셀의 팽창이 이웃하는 배터리모듈조립체에 영향을 준다. 따라서 종래 차량용 배터리 팩은 본 실시예와 달리 배터리모듈조립체 별 진단 및 정비가 어렵다.
또한 본 실시예에 따른 차량용 배터리팩(1)은 종래 배터리모듈조립체에서의 부피 팽창의 누적을 통해 구현되는 전류차단장치(CID)로부터 단위 배터리모듈조립체에 전류차단장치를 구현함으로써 불량셀이 포함되어 있는 개별 배터리모듈조립체의 적은 부피 변화로도 전류차단장치를 구현할 수 있어, 제품의 경량화에 기여할 수 있다.
즉 종래 전류차단장치(CID)는 내부 불량 셀의 존재 시 간격(gap) 없이 적층되어 있는 전체 배터리모듈조립체에 부피 팽창이 전달된다. 종래 차량용 배터리팩은 도 3에 도시된 바와 같이 양 측단면을 잡기 위해 전면 및 후면에 지지판(end plate)과, 전면 및 후면 지지판(end plate)을 고정하기 위한 지지바(support bar)를 구비한다.
본 실시예에 따른 차량용 배터리팩(1)은 종래 배터리모듈조립체로부터 전면 및 후면의 지지판(도 3의 end plate) 상부 및 하부에 배치되는 지지바(도 3의 support bar)의 구조를 생략할 수 있어 제조 공정을 줄일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1: 차량용 배터리팩
10: 배터리모듈조립체
20: 전류차단장치
30: 측벽판

Claims (6)

  1. 복수개의 배터리모듈조립체(Battery Module Assembly, BMA)를 구비한 차량용 배터리팩에 있어서,
    상기 배터리모듈조립체들 각각은 과충전에 따른 배터리 셀의 팽창에 대응하여 팽창하는 것에 의해 배터리 셀들간의 연결을 단절시키기 위한 전류차단장치(Current Interrupt Device, CID)를 포함하고,
    상기 배터리모듈조립체들 각각은 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 인접한 다른 배터리모듈조립체에 접촉하지 않도록 서로 사전에 정해진 간격(gap) 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류차단장치는 상기 배터리모듈조립체의 외부 양측면의 셀 단자부에 해당하는 일부 영역에 배치되는 측벽판의 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류차단장치는 과충전에 따른 셀의 팽창에 대응하여 배터리 셀들간의 연결을 단절시키도록 팽창하는 취약부가 상기 측벽판의 일부에 형성되는 것에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 취약부는 비드 형태로서 복수 개로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 취약부들은 상기 측벽판의 중앙 영역에 사전에 정해진 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류차단장치는 상기 배터리모듈조립체의 외부 양측면의 셀 단자부에 해당하는 일부영역에 배치되는 측벽판의 일부에 형성되고,
    상기 사전에 정해진 간격은 상기 배터리모듈조립체에 불량셀이 존재하는 경우 부피 팽창으로 인해 상기 셀 단자부가 찢어질 수 있는 최소 거리로 정해지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩.
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