KR20150058730A - 배터리의 과충전 방지 장치 - Google Patents

배터리의 과충전 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리의 과충전 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버스바의 파단을 유발함으로써 배터리의 전원을 차단하여 과충전을 방지할 수 있는 배터리의 과충전 방지 장치에 관한 것이며, 이를 위하여 본 발명은 배터리 셀과, 배터리 셀의 양측에서 연장 형성되어 음극 탭과 양극 탭으로 이루어지는 전극탭과, 음극 탭과 양극 탭을 연결하는 버스바로 구성되는 배터리의 과충전 방지 장치에 있어서, 버스바는 배터리 셀의 팽창에 의해 파단되는 절단부가 형성되는 배터리의 과충전 방지 장치를 제공한다.

Description

배터리의 과충전 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING OVERCHARGE BATTERY}
본 발명은 배터리의 과충전 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버스바의 파단을 유발함으로써 배터리의 전원을 차단하여 과충전을 방지할 수 있는 배터리의 과충전 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 자동차를 비롯하여 전기자동차나 연료전지 자동차에는 차량 구동을 위한 전기에너지를 공급할 수 있도록 고전압 배터리가 사용된다.
이러한, 고전압 배터리는 다수의 단위전지 또는 모듈을 연결하여 고전압을 만들 수 있는 배터리팩이 구성되며, 이를 이용하여 높은 전력을 발생시킨다.
배터리팩으로는 높은 집적도로 적층될 수 있고, 용량 대비 중량이 작은 각형 또는 파우치형 전지 등이 주로 사용되며, 배터리팩의 단위전지(배터리셀)로는 용량 대비 고출력을 제공하는 리튬 이온전지가 많이 사용되고 있다.
그러나, 리튬 이온전지는 근본적으로 안전성이 낮다는 문제점이 있는데, 파우치형 전지의 경우 전지케이스의 기계적 강성이 낮고 밀봉부가 분리되었을 때 전해액 등 발화성 물질이 누설되어 화재의 위험이 높은 문제가 있다.
특히, 셀 내부에 전해액이 주입되어 있기 때문에, 배터리가 과충전되면 전압이 상승하게 되고, 과열로 인해 셀 내부의 전해액이 분해되어 가연성 가스가 셀 내부적으로 발생됨으로써, 파우치 자체가 팽창되는 스웰링 현상이 일어나게 되어 배터리의 발화 및 폭발 위험이 커지는 문제가 있다.
이에, 배터리의 과충전에 따른 스웰링 현상 발생시 배터리의 전원을 강제적으로 차단하기 위한 기술이 제안되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리의 과충전 시 내부의 가스 발생으로 인하여 배터리의 팽창시 버스바에 형성된 절단부를 파단시켜 과충전을 방지할 수 있는 배터리의 과충전 방지 장치를 제공한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리 셀과, 배터리 셀의 양측에서 연장 형성되어 음극 탭과 양극 탭으로 이루어지는 전극탭과, 음극 탭과 양극 탭을 연결하는 버스바로 구성되는 배터리의 과충전 방지 장치에 있어서, 버스바는 배터리 셀의 팽창에 의해 파단되는 절단부가 형성되는 배터리의 과충전 방지 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 배터리의 과충전 방지 장치는 절단부를 파단할 수 있는 파단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 파단부의 일단은 절단부에 접하고, 타단은 배터리 셀에 구비되어, 배터리 셀의 팽창시 절단부를 가압하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 절단부는 버스바의 폭 방향으로 절취선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 파단부와 접하는 절단부의 두께가 파단부와 접하지 않는 절단부 두께보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 파단부는 부도체 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 버스바의 이동을 제한하기 위하여 커버가 버스바의 상 하부에 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리의 과충전 방지 장치에 따르면, 배터리 셀에 전원을 공급하는 버스바에 절취선 형상의 절단부를 형성하고, 배터리의 팽창시 파단부가 절단부를 가압하여 파단시킴으로써, 배터리에 전원 공급을 차단하여 과충전을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 과충전 방지 장치를 도시한 사시도;
도 2는 도 1의 A-A 단면도;
도 3은 도 1의 일 실시예에 따른 버스바를 도시한 사시도;
도 4는 도 1의 다른 실시예에 따른 버스바를 도시한 사시도
도 5는 도 2의 B 부분 확대도; 및
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 방지 장치의 작동 상태도이다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 과충전 방지 장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이고, 도 3은 도 1의 일 실시예에 따른 버스바를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 1의 다른 실시예에 따른 버스바를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 2의 B 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리의 과충전 방지 장치(200)는 배터리 모듈(210), 전극 탭(220), 버스바(230), 커버(240), 및 파단부(250)를 포함한다.
배터리 모듈(210)은 판 형상으로 복수개의 배터리 셀(212)이 전기적으로 연결되도록 적층되어 형성된다.
전극 탭(220)은 음극 탭(222) 및 양극 탭(224)으로 구성되며, 전극 탭(220)의 각각은 배터리 셀(212)로부터 일측 방향으로 연장되어 형성된다.
커버(240)는 평판 형상으로 버스바(230) 파단시 늘어짐을 방지하는 동시에 버스바(230)의 이동을 제한한다.
이러한 커버(240)는 상부 커버(242)와 하부 커버(244)로 구성되며, 전극 탭(220) 상단에 구비된다.
상 하부 커버(242, 244)의 중심에는 홀들(246, 248)이 형성되며, 이 홀들(246, 248)은 파단부(250)가 버스바(230)를 가압할 수 있도록 파단부(250)가 삽입되는 공간을 제공하고, 하부 커버(244)의 상면에는 버스바(230)의 형상에 대응하는 홈(249)이 형성된다.
버스바(230)는 "ㄷ" 형상으로 상부 커버(242)와 하부 커버(244) 사이에 배치되어, 버스바(230)의 형상에 대응하는 하부 커버(244)의 홈(249)에 설치된다.
또한, 버스바(230)에는 배터리 모듈(210)의 팽창에 의해 파단되는 절단부(232)가 구비되며, 특히, 절단부(232)는 버스바(230) 전면 중에서 상 하부 커버(242, 244)의 홀(246, 248)에 위치되는 버스바(230) 부분에 형성된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 도 1 및 도 2에서 버스바(230)의 형상이 "ㄷ" 형상으로 형성되는 것으로 설명하고 도시되었으나 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다. 다시 말하면, 버스바가 어떠한 형상이든 버스바 상에 절단부가 형성되어 파단될 수 있으면 된다.
파단부(250)는 절단부(232)의 파단을 용이하도록 설치되는 것으로, 파단부(250)의 일단은 절단부(232)에 접하고, 타단은 배터리 모듈(210)의 일측에 구비된다.
더욱 상세하게는, 파단부(250)는 하부 커버(244)의 홀에 대응하여 위치되되, 홀(248)을 통하여 하부 커버(244)의 홀 상부에 위치되는 절단부(232)와 접한다.
여기서, 절단부(232)는 도 3에 도시된 바와 같이, 버스바(230)의 폭 방향으로 절취선 형상으로 형성될 수 있으며, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 파단부(250)와 접하는 절단부(232)의 두께가 파단부(250)와 접하지 않는 절단부(232) 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
여기서, 상 하부 커버(242, 244) 및 파단부(250)는 폴리프로필렌을 포함하는 고분자 부도체 재질로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 과충전 방지 장치의 작동 상태도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(210) 충전시 과충전을 하게 되면, 배터리 셀(212)의 온도가 발열되면서 상승하게 되고, 이에 배터리 셀(212) 내부에서 가스가 발생하면서 배터리 셀(212)이 팽창하게 된다.
배터리 셀(212)의 팽창에 의해 배터리 모듈(210) 전방에 결합되는 파단부(250)는 하부 케이스(244)가 위치된 방향(화살표 C)으로 이동하게 되며, 파단부(250)는 하부 케이스(244)의 홀(248)을 관통한다.
이후, 파단부(250)는 파단부(250)의 일측에 접한 절단부(232)를 가압하게 되며, 절단부(232)는 절취선 형상으로 형성되므로 파단부(250)가 가하는 힘에 의해 쉽게 절단되고, 이에 배터리 모듈(210)의 전원을 차단하게 되고 더 이상의 과충전을 방지한다.
따라서, 배터리 셀에 전원을 공급하는 버스바에 절취선 형상의 절단부를 형성하고, 배터리의 팽창시 파단부가 절단부를 가압하여 파단시킴으로써, 배터리에 전원 공급을 차단하여 과충전을 방지할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 본 발명의 배터리의 과충전 방지 장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형 실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
200 : 배터리의 과충전 방지 장치 210 : 배터리 모듈
212 : 배터리 셀 220 : 전극 탭
230 : 버스바 232 : 절단부
240 : 커버 242 : 상부 커버
244 : 하부 커버 246, 248 : 홀
249 : 홈 250 : 파단부

Claims (7)

  1. 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 양측에서 연장 형성되어 음극 탭과 양극 탭으로 이루어지는 전극탭과, 및 상기 음극 탭과 상기 양극 탭을 연결하는 버스바로 구성되는 배터리의 과충전 방지 장치에 있어서,
    상기 버스바는 상기 배터리 셀의 팽창에 의해 파단되는 절단부가 형성되는 배터리의 과충전 방지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리의 과충전 방지 장치는 상기 절단부를 파단할 수 있는 파단부를 더 포함하는 배터리의 과충전 방지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파단부의 일단은 상기 절단부에 접하고, 타단은 상기 배터리 셀에 구비되어, 상기 배터리 셀의 팽창시 상기 절단부를 가압하는 배터리의 과충전 방지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절단부는 상기 버스바의 폭 방향으로 절취선 형상으로 형성되는 배터리의 과충전 방지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 파단부와 접하는 상기 절단부의 두께가 상기 파단부와 접하지 않는 상기 절단부 두께보다 얇게 형성되는 배터리의 과충전 방지 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 파단부는 부도체 재질로 형성되는 배터리의 과충전 방지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스바의 이동을 제한하기 위하여 커버가 상기 버스바의 상 하부에 각각 구비되는 배터리의 과충전 방지 장치.


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