KR20170068406A - 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 배터리 모듈을 패키징하기 위한 금속 재질의 팩 케이스 및 팩 케이스의 일측을 커버하고, 팩 케이스 내부로 소화액을 유도할 수 있게 소정 온도 이상에서 용융되어 개구를 형성하며, 팩 케이스 내부로의 전자기 노이즈 유입을 차폐하기 위한 노이즈 차폐부재를 구비하는 소화액 유도 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 팩은, 일반적으로 적어도 하나의 배터리 모듈 및 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스를 포함한다. 여기서, 팩 케이스는 강성 확보 및 전자기 노이즈 차폐 등을 위해 일반적으로 스틸 등의 금속 재질로 구비된다. 아울러, 이러한 팩 케이스의 외면에는 외관 보호 및 부식 방지 등을 위한 에폭시 코팅 등의 비전도성 코팅이 이루어진다.
그러나, 종래 배터리 팩에서는, 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스가 금속 재질로 이루어지는 바, 화재 발생이나 배터리 팩 내부의 배터리 모듈의 과열 등으로 인한 발화 시, 이를 진화하기 위해 소화기 등의 소화장치에서 분사되는 소화액이 팩 케이스 내부로 유입되기 어려운 문제가 있다.
이에 따라, 종래 배터리 팩에서는, 이러한 화재 발생이나 팩 케이스 내부에서의 배터리 모듈 발화 시, 팩 케이스 내부의 배터리 모듈로 소화액 등이 원활히 유입되기 어려워, 배터리 모듈의 팽창에 따른 배터리 팩의 폭발, 나아가 이러한 배터리 팩이 장착되는 자동차 등의 구조물의 연쇄 폭발 등 더 큰 2차 피해가 발생될 위험이 커지는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 팩의 과열이나 화재 발생 시, 화재 진압 등을 위한 소화액을 팩 케이스 내부로 원활히 유입시킬 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 팩의 과열이나 화재 발생 시, 화재 진압 등을 위한 소화액을 팩 케이스 내부로 원활히 유입시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈을 패키징하기 위한 금속 재질의 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 일측을 커버하고, 상기 팩 케이스 내부로 소화액을 유도할 수 있게 소정 온도 이상에서 용융되어 개구를 형성하며, 상기 팩 케이스 내부로의 전자기 노이즈 유입을 차폐하기 위한 노이즈 차폐부재를 구비하는 소화액 유도 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 소화액 유도 커버는, 상기 팩 케이스의 일측에 형성되는 소화액 유도 홀을 커버하며, 상기 소정 온도 이상에서 용융되어 상기 개구를 형성하여 상기 소화액 유도 홀을 노출시키는 커버 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 차폐부재는, 상기 커버 플레이트의 저면에 구비되며, 상기 소화액 유도 홀의 상측에 배치될 수 있다.
상기 노이즈 차폐부재는, 금속 재질로 이루어지며, 상기 팩 케이스에 접지될 수 있다.
상기 노이즈 차폐부재는, 상기 소화액 유도 홀을 둘러싸며, 상기 팩 케이스와 접지되는 그라운딩부; 및 상기 그라운딩부와 연결되며, 상기 소화액 유도 홀의 상측에 배치되는 복수 개의 차폐홀을 구비하는 차폐 그리드;를 포함할 수 있다.
상기 그라운딩부에는, 상기 팩 케이스와 접지를 용이하게 하기 위한 적어도 하나의 접지 가이드가 구비될 수 있다.
상기 접지 가이드는 복수 개의 판 스프링들로 구비되며, 상기 복수 개의 판 스프링들은, 상기 그라운딩부의 둘레 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 차폐홀은, 허니컴 형상일 수 있다.
상기 노이즈 차폐부재는, 도전성 시트일 수 있다.
상기 커버 플레이트는, 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 소화액 유도 커버는, 상기 커버 플레이트의 저면 테두리를 따라 구비되는 실링부재;를 포함할 수 있다.
상기 소화액 유도 커버는, 상기 커버 플레이트의 저면에 구비되는 강성 보강리브;를 포함할 수 있다.
상기 소화액 유도 커버는, 상기 커버 플레이트의 상면에 장착되며, 상기 팩 케이스 내부의 압력에 따라 외부 공기가 유출입되는 압력 필터;를 포함할 수 있다.
상기 소정 온도는, 적어도 100도일 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 팩의 과열이나 화재 발생 시, 화재 진압 등을 위한 소화액을 팩 케이스 내부로 원활히 유입시킬 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 배터리 팩의 소화액 유도 커버의 사시도이다.
도 6은 도 5의 소화액 유도 커버의 노이즈 차폐부재의 사시도이다.
도 7은 도 5의 소화액 유도 커버의 다른 실시예에 따른 노이즈 차폐부재의 사시도이다.
도 8은 도 1의 배터리 팩의 과열이나 화재 발생 시 배터리 팩 내부로의 소화액 유도를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이며, 도 4 및 도 5는 도 2의 배터리 팩의 소화액 유도 커버의 사시도이며, 도 6은 도 5의 소화액 유도 커버의 노이즈 차폐부재의 사시도이며, 도 7은 도 5의 소화액 유도 커버의 다른 실시예에 따른 노이즈 차폐부재의 사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 배터리 팩(10)은 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(10)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(10)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식의 다양한 자동차에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(10)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지로서의 배터리 셀을 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러한 상기 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100), 팩 케이스(200) 및 소화액 유도 커버(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 조립체로 이루어질 수 있다. 상기 배터리 모듈(100)을 이루는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
상기 배터리 셀은 파우치형 이차 전지로 이루어질 수 있으며, 복수 개로 구비되어 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 배터리 셀은 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 리드를 포함할 수 있다.
상기 전극 리드는 양극 리드와 음극 리드를 포함할 수 있으며, 상기 양극 리드는 상기 전극 조립체의 양극판에 연결되고, 상기 음극 리드는 상기 전극 조립체의 음극판에 연결될 수 있다. 상기 배터리 셀에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 팩 케이스(200)는, 상기 배터리 모듈(100)을 패키징하기 위한 것으로서, 강성 확보 및 팩 케이스(200) 내부로의 전자기 노이즈 차폐 등을 위한 스틸 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 팩 케이스(200)의 외면에는 외관 보호 및 부식 방지 등을 위한 에폭시 코팅 등의 비전도성 코팅이 이루어질 수 있다.
이러한 상기 팩 케이스(200)는, 하부 케이스(210), 상부 케이스(220) 및 소화액 유도 홀(250), 그라운드 트랙(270) 및 커버 장착부(290)를 포함할 수 있다.
상기 하부 케이스(210)는 상기 배터리 모듈(100)을 수용할 수 있다. 상기 하부 케이스(210)는 스틸 등의 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 외면에 에폭시 코팅 등의 비전도성 코팅이 이루어질 수 있다.
상기 상부 케이스(220)는 상기 하부 케이스(220)와 결합되어 상기 배터리 모듈(100)을 패키징할 수 있다. 이러한 상기 상부 케이스(220) 또한, 스틸 등의 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 외면에 에폭시 코팅 등의 비전도성 코팅이 이루어질 수 있다. 다만, 상기 상부 케이스(220)에 형성되는 후술하는 상기 그라운드 트랙(270)에는 이러한 비전도성 코팅이 이루어지지 않는다. 이에 대해서는 하기 그라운드 트랙(270)의 설명에서 자세히 살펴 보겠다.
상기 소화액 유도 홀(250)은 상기 팩 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 상부 케이스(220)에 형성될 수 있다. 이러한 상기 소화액 유도 홀(250)은 후술하는 상기 소화액 유도 커버(300)의 용융 시 외부로 노출되어 상기 팩 케이스(200) 내측으로의 소화액 유입 등을 가이드할 수 있다.
상기 그라운드 트랙(270)은, 상기 소화액 유도 홀(250)을 둘러쌀 수 있게 상기 상부 케이스(220)에 구비될 수 있다. 상기 그라운드 트랙(270)에는 앞서 언급한 바와 같이, 에폭시 코팅 등의 비전도성 코팅이 이루어지지 않는다. 이에 따라, 상기 그라운드 트랙(270)은 비전도성 코팅을 수행하지 않은 금속 재질로만 이루어질 수 있다.
이러한 상기 그라운드 트랙(270)은 후술하는 노이즈 차폐부재(370)의 그라운딩부(371)와 접지될 수 있다. 상기 그라운드 트랙(270)는 상기 그라운딩부(371)와 접지되어 상기 노이즈 차폐부재(370)를 상기 팩 케이스(200) 전체와 하나의 금속체로서 연결하여 후술하는 상기 노이즈 차폐부재(370)의 전자기 노이즈 차단 효과를 극대화시킬 수 있다.
상기 커버 장착부(290)는, 상기 상부 케이스(220)에 구비되며, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 커버 장착부(290)에는 후술하는 상기 소화액 유도 커버(300)의 상기 상부 케이스(220) 장착을 위한 복수 개의 결합부재(S)들이 장착될 수 있다. 여기서, 복수 개의 결합부재(S)는 상기 커버 장착부(290)에 스크류 결합될 수 있다. 이는 예시적인 것일 뿐 상기 복수 개의 결합부재(S)의 장착은 후술하는 소화액 유도 커버(300)를 상기 상부 케이스(220)에 장착시킬 수 있는 기타 다른 결합 방식도 무방하다.
상기 소화액 유도 커버(300)는, 상기 팩 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 상부 케이스(220)의 일측에 장착되며, 상기 팩 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 상부 케이스(220)의 일측에 형성되는 상기 소화액 유도 홀(250)을 커버할 수 있다.
이러한 상기 소화액 유도 커버(300)는, 상기 배터리 팩(10)의 과열이나 화재 발생 시, 이를 진화하기 위한 소화기 등의 소화장치(50, 도 8 참조)에서 분사되는 소화액(55)이 팩 케이스(200) 내부로 원활히 유입될 수 있게 소정 온도 이상에서 용융되어 소화액 유도 홀(250)을 상기 팩 케이스(200) 외부로 노출시키는 개구(305, 도 8 참조)를 형성할 수 있다. 상기 소정 온도는, 상기 소화액 유도 커버(300)의 용융 온도로써, 예로써, 적어도 100도일 수 있다. 상기 소화액 유도 커버(300)는 설계에 따라 적절한 온도에서 용융될 수 있도록 구비될 수 있다.
이러한 상기 소화액 유도 커버(300)는, 커버 플레이트(310), 결합부재 관통홀(320), 실링부재(330), 강성 보강리브(340), 압력 필터(350), 필터 보호벽(360), 노이즈 차폐부재(370) 및 차폐부 체결부재(380)를 포함할 수 있다.
상기 커버 플레이트(310)는, 상기 소화액 유도 커버(300)의 외관을 형성하며, 상기 팩 케이스(200)의 일측, 구체적으로, 상기 상부 케이스(220)에 형성되는 상기 소화액 유도 홀(250)을 커버할 수 있게 상기 상부 케이스(220)에 장착될 수 있다.
상기 커버 플레이트(310)는 앞선 상기 소정 온도 이상에서 용융되어 상기 개구(305)를 형성하여 상기 소화액 유도 홀(250)을 노출시킬 수 있다. 여기서, 상기 커버 플레이트(310)는 원활한 용융을 위해 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 커버 플레이트(310)는 금속 재질인 팩 케이스(200)와 달리 플라스틱 재질로 이루어져, 화재 발생이나 과열 시 상기 팩 케이스(200)와 달리 손쉽게 용융될 수 있다.
상기 결합부재 관통홀(320)는 상기 소화액 유도 커버(300)의 상기 상부 케이스(220)로의 장착을 위한 상기 결합부재(S)를 관통시키기 위한 것으로서, 상기 커버 플레이트(310)의 테두리에 구비될 수 있다. 이러한 상기 결합부재 관통홀(320)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 커버 플레이트(310)의 네 테두리 단부에 형성될 수 있다.
상기 실링부재(330)는 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 구비되며, 상기 커버 플레이트(310)의 상기 상부 케이스(220) 사이를 밀봉시킬 수 있다. 이러한 상기 실링부재(330)는 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312) 테두리를 따라 구비될 수 있으며, 고무 재질로 이루어질 수 있다.
상기 강성 보강리브(340)는 상기 커버 플레이트(310)의 강성을 보강하기 위한 것으로서, 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 형성될 수 있다. 이러한 상기 강성 보강리브(340)는 격자 형상의 리브들로 이루어질 수 있다. 상기 강성 보강리브(340)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 커버 플레이트(310)의 강성을 보강할 수 있는 기타 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
상기 압력 필터(350)는 상기 팩 케이스(200) 내부의 압력을 제어하기 위한 것으로서, 상기 커버 플레이트(310)의 상면(314)에 장착될 수 있다. 상기 압력 필터(350)는, 상기 팩 케이스(200) 내부의 압력에 따라 상기 팩 케이스(200) 내외부로 외부 공기를 유출입시킬 수 있다.
상기 필터 보호벽(360)은 외부 충격 등으로부터 상기 압력 필터(350)를 보호하기 위한 것으로서, 상기 압력 필터(350)를 둘러쌀 수 있게 상기 커버 플레이트(310)의 상면(314)에 구비될 수 있다.
상기 노이즈 차폐부재(370)는 상기 팩 케이스(200) 내부로의 전자기 노이즈 유입을 차폐하기 위한 것으로서, 상기 전자기 노이즈 차폐를 위해 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 팩 케이스(200)에 접지될 수 있다.
이러한 상기 노이즈 차폐부재(370)를 통해, 본 실시예에서는 상기 팩 케이스(200) 내부로의 전자기 노이즈 유입을 효과적으로 차폐시킬 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 경우, 상기 노이즈 차폐부재(370)를 통해, 하기 표 1에 개시된 바와 같이, 다양한 EMC 테스트들을 모두 통과하는 것을 알 수 있다. 특히, 본 실시예는 상기 노이즈 차폐부재(370)의 구비를 통해 하기 EMC 테스트들 중 BCI 테스트(대전류 주입에 대한 내성 테스트)도 통과함을 알 수 있다. 즉, 본 실시예의 경우, 상기 노이즈 차폐부재(370)가 구비되지 않을 때와 대비하여 상기 노이즈 차폐부재(370)를 통해 BCI 테스트를 포함한 나머지 전자파 내성 테스트들 모두에서 적합한 결과를 얻을 수 있다.
EMC 테스트 노이즈 차폐부재 유무
X O
1 방사에 대한 내성(Immunity of radiated field) 적합(Pass) 적합(Pass)
2 대전류 주입에 대한 내성(Immunity of bulk current injection(BCI)) 부적합(Fail) 적합(Pass)
3 가청 주파수 자기장에 대한 내성(Immunity to audio frequency magnetic field) 적합(Pass) 적합(Pass)
4 무선 주파수 방사 측정(Measurement of radio frequency radiated emission) 적합(Pass) 적합(Pass)
5 고주파 전도 방사 측정(Measurement of radio frequency conducted emission) 적합(Pass) 적합(Pass)
6 자기장 복사 방출 측정(Measurement of magnetic field radiated emissions) 적합(Pass) 적합(Pass)
상기 표 1에서, 1번 항목의 방사에 대한 내성 테스트는 전자파 내성 테스트 중 하나로서, 전자파를 안테나로 방사시켜 시험품에 전자파를 인가하는 내성 테스트를 말한다. 2번 항목의 대전류 주입에 대한 내성 테스트(BCI 테스트)는 전자파 내성 테스트 중 하나로서, 전류가 흐르는 주입 프로브를 시험품 와이어에 클램핑하여 인위적인 전류를 인가하는 내성 테스트를 말한다. 3번 항목의 가청 주파수 자기장에 대한 내성 테스트는 전자파 내성 테스트 중 하나로서, 저주파 자계를 루프 안테나를 이용하여 시험품에 인가하는 내성 테스트를 말한다. 4번 항목의 무선 주파수 방사 측정 테스트는 전자파 측정 테스트 중 하나로서, 시험품에서 방사되는 전자파를 안테나로 측정하는 테스트를 말한다. 5번 항목의 고주파 전도 방사 측정 테스트는 전자파 측정 테스트 중 하나로서, 시험품에서 전도되는 전도 노이즈를 측정하는 테스트를 말한다. 마지막으로, 6번 항목의 자기장 복사 방출 측정 테스트는 전자파 측정 테스트 중 하나로서, 시험품에서 방사되는 자계를 측정하는 테스트를 말한다. 상기 표 1에 개시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 노이즈 차폐부재(370)를 통해 상기 열거된 EMC 테스트들 모두를 만족하는 배터리 팩(10)을 제공할 수 있다.
한편, 상기 노이즈 차폐부재(370)는 상기 배터리 팩(10)의 화재 발생이나 과열 시, 상대적으로 신속한 용융이 이루어질 수 있도록 상기 팩 케이스(200)보다 용융점이 낮은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 노이즈 차폐부재(370)는 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 구비될 수 있으며, 상기 커버 플레이트(310)의 상기 상부 케이스(220) 장착 시 상기 소화액 유도 홀(250)의 상측에 배치되어 상기 소화액 유도 홀(250)을 커버할 수 있다.
이러한 상기 노이즈 차폐부재(370)는, 그라운딩부(371), 차폐 그리드(375) 및 체결부재 관통홀(379)을 포함할 수 있다.
상기 그라운딩부(371)는, 상기 노이즈 차폐부재(370)의 테두리를 형성하며, 상기 팩 케이스(200)와 접지될 수 있다. 구체적으로, 상기 그라운딩부(371)는 상기 팩 케이스(200)의 상부 케이스(220)의 상기 그라운드 트랙(270)와의 면접촉을 통해 접지되며, 상기 그라운드 트랙(270)에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 그라운딩부(371)는 상기 그라운드 트랙(270)과 접지되어 상기 노이즈 차폐부재(370)를 상기 팩 케이스(200)와 하나의 금속체로써 연결할 수 있어, 상기 노이즈 차폐부재(370)의 전자기 노이즈 차폐 효과를 극대화시킬 수 있다.
이러한 상기 그라운딩부(371)는, 접지 가이드(373)를 포함할 수 있다.
상기 접지 가이드(373)은, 상기 팩 케이스(200), 구체적으로, 상기 그라운드 트랙(270)과의 접지를 용이하게 위한 것으로서, 복수 개의 판 스프링들(373)로 이루어질 수 있다.
상기 복수 개의 판 스프링들(373)은 상기 그라운딩부(371)의 둘레 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치될 수 있으며, 상기 그라운딩부(371)와 상기 그라운드 트랙(270)과의 면 접촉 시 상기 그라운드 트랙(270)을 가압하면서 탄성 접촉될 수 있다.
상기 복수 개의 판 스프링들(373)은 상기 탄성 접촉을 통해 상기 그라운딩부(371)의 장착 시 상기 그라운딩부(371)의 들뜸 등으로 인한 유격이 발생되더라도 상기 그라운드 트랙(270)과 접촉될 수 있기에 상기 그라운딩부(371)와 상기 그라운드 트랙(270) 사이의 접지 불량을 방지할 수 있다.
상기 차례 그리드(375)는, 상기 그라운딩부(371)와 연결되며, 상기 소화액 유도 홀(250)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 차폐 그리드(375)는 상기 그라운딩부(371)와 함께 상기 팩 케이스(10) 외부로부터 상기 플라스틱 재질인 커버 플레이트(310)를 통과할 수 있는 전자기 노이즈의 상기 소화액 유도 홀(250) 내부로의 유입을 차폐할 수 있다.
이러한 상기 차폐 그리드(375)는 상기 소화액 유도 커버(300) 장착 시 상기 소화액 유도 홀(250)의 상측에 배치되는 복수 개의 차폐홀(377)을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 차폐홀(377)은 상기 배터리 팩(10)의 화재 발생이나 과열 시 상기 금속 재질인 상기 노이즈 차폐부재(370)의 용융이 일어나지 않더라도, 상기 용융된 상기 커버 플레이트(310)를 통해 유입되는 소화액(55, 도 8 참조) 등을 상기 소화액 유도 홀(250) 내부로 안내할 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 차폐홀(377)은, 허니컴 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 복수 개의 차폐홀(377)의 형상은 상기 배터리 팩(10)의 화재 발생이나 과열 시 상기 용융된 커버 플레이트(310)를 통해 유입되는 소화액(55)을 상기 소화액 유도 홀(250) 내부로 안내할 수 있다면, 삼각 형상, 사각 형상 및 원형 형상 등 기타 다양한 형상으로 구비될 수 있다.
상기 체결부재 관통홀(379)은 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 상기 노이즈 차폐부재(370) 장착 시 후술하는 차폐부 체결부재(380)를 관통시키기 위한 것으로, 상기 차례 그리드(375)에 구비될 수 있다. 이러한 상기 체결부재 관통홀(379)는 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 차폐부 체결부재(380)은, 상기 노이즈 차폐부재(370)를 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 장착시키기 위한 것으로서, 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 차폐부 체결부재(380)는 상기 복수 개의 체결부재 관통홀(379)에 관통된 후 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 스크류 결합 등을 통해 체결될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 노이즈 차폐부재(390)는, 낮은 용융점을 갖는 도전성 시트로 구비되는 것도 가능할 수 있다. 이러한 도전성 시트로 이루어지는 상기 노이즈 차폐부재(390)에는 앞선 노이즈 차폐부재(370)와 같이 상기 차폐부 체결부재(380) 관통을 위한 복수 개의 체결부재 관통홀(399)이 마련될 수 있다.
상기 노이즈 차폐부재(390)가 낮은 용융점을 갖는 도전성 시트로 구비될 경우, 상기 배터리 팩(10)의 화재 발생이나 과열 시 상기 커버 플레이트(310)와 비슷하게 용융될 수 있어, 상기 소화기 유도 홀(250)을 상기 팩 케이스(200) 외부로 노출시켜 상기 소화액(55, 도 8 참조)을 상기 소화기 유도 홀(250) 내부의 팩 케이스(200) 내부로 원활히 유입시킬 수 있다.
아울러, 이러한 도전성 시트로 이루이진 상기 노이즈 차폐부재(390) 대신에 상기 커버 플레이트(310)의 저면(312)에 도전성 도료 등을 도포하여 상기 그라운드 트랙(270)에 접지시켜, 상기 소화기 유도 홀(250)을 통해 야기될 수 있는 상기 전자기 노이즈의 상기 팩 케이스(200) 내부 유입을 차폐하는 것도 가능할 수 있다.
이하에서는, 이러한 구성들을 포함하는 상기 배터리 팩(10)의 과열이나 화재 발생 시 상기 배터리 팩(10) 내부로의 소화액 유도 모습을 자세히 설명한다.
도 8은 도 1의 배터리 팩의 과열이나 화재 발생 시 배터리 팩 내부로의 소화액 유도를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)의 화재 발생이나 과열 시, 상기 배터리 팩(10)은 상기 팩 케이스(100) 내부에 패키징된 상기 배터리 모듈(100)의 과열 및 내부 압력 증가로 인한 팽창 및 폭발 위험이 생길 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 소화액 유도 커버(300)는 상기 화재 발생이나 과열 시의 고온에 의해 용융되어 소정의 개구(305)를 형성할 수 있다. 이러한 상기 소정의 개구(305)는 상기 팩 케이스(200)에 마련된 상기 소화액 유도 홀(250)을 외부에 노출시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)은, 상기 배터리 팩(10)의 화재 발생이나 과열 시, 우선적으로 상기 팩 케이스(100) 내부 압력 증가에 따른 상기 배터리 모듈(100)의 팽창 폭파 위험을 현저히 줄일 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)은 상기 소정의 개구(305) 및 상기 소화액 유도 홀(250)을 통해 상기 배터리 팩(10)의 화재 진압 등을 위한 소화기 등의 소화장치(50)에서 분사된 소화 분무액 등의 소화액(55)을 상기 팩 케이스(200) 내부로 원활히 직접적으로 유입시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는 상기 소정의 개구(305) 및 상기 소화액 유도 홀(250)을 통해 상기 과열된 배터리 모듈(100)로 상기 소화액(55)이 직접적으로 분사될 수 있으므로, 상기 화재 등을 보다 빠르게 진압할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 화재 등에 따른 상기 배터리 팩(10)이 장착되는 자동차 등의 구조물 손상을 최소화할 수 있고, 이로 인해 야기될 수 있는 인명 피해 또한 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈을 패키징하기 위한 금속 재질의 팩 케이스; 및
    상기 팩 케이스의 일측을 커버하고, 상기 팩 케이스 내부로 소화액을 유도할 수 있게 소정 온도 이상에서 용융되어 개구를 형성하며, 상기 팩 케이스 내부로의 전자기 노이즈 유입을 차폐하기 위한 노이즈 차폐부재를 구비하는 소화액 유도 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소화액 유도 커버는,
    상기 팩 케이스의 일측에 형성되는 소화액 유도 홀을 커버하며, 상기 소정 온도 이상에서 용융되어 상기 개구를 형성하여 상기 소화액 유도 홀을 노출시키는 커버 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노이즈 차폐부재는,
    상기 커버 플레이트의 저면에 구비되며, 상기 소화액 유도 홀의 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 차폐부재는,
    금속 재질로 이루어지며, 상기 팩 케이스에 접지되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노이즈 차폐부재는,
    상기 소화액 유도 홀을 둘러싸며, 상기 팩 케이스와 접지되는 그라운딩부; 및
    상기 그라운딩부와 연결되며, 상기 소화액 유도 홀의 상측에 배치되는 복수 개의 차폐홀을 구비하는 차폐 그리드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그라운딩부에는,
    상기 팩 케이스와 접지를 용이하게 하기 위한 적어도 하나의 접지 가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접지 가이드는 복수 개의 판 스프링들로 구비되며,
    상기 복수 개의 판 스프링들은,
    상기 그라운딩부의 둘레 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 차폐홀은,
    허니컴 형상인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 차폐부재는,
    도전성 시트인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 커버 플레이트는,
    플라스틱 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 소화액 유도 커버는,
    상기 커버 플레이트의 저면 테두리를 따라 구비되는 실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 소화액 유도 커버는,
    상기 커버 플레이트의 저면에 구비되는 강성 보강리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 소화액 유도 커버는,
    상기 커버 플레이트의 상면에 장착되며, 상기 팩 케이스 내부의 압력에 따라 외부 공기가 유출입되는 압력 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 소정 온도는,
    적어도 100도인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020160167679A 2015-12-09 2016-12-09 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 KR102105096B1 (ko)

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