KR20210144440A - 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 장치 - Google Patents

배터리 팩, 및 그것을 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 장치 Download PDF

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KR20210144440A
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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀의 열폭주에 대한 안정성을 높인 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 전지셀을 구비한 적어도 하나의 셀 어셈블리; 상기 복수의 전지셀 중 적어도 하나에서 열폭주 현상이 발생될 경우, 적어도 하나의 셀 어셈블리를 방전 시키도록 구성된 에너지 소비 유닛; 및 상기 에너지 소비 유닛을 내부에 수용하고, 상기 에너지 소비 유닛이 상기 셀 어셈블리를 방전 시킬 경우 상기 에너지 소비 유닛의 적어도 일부를 외부로 배출하도록 구성된 보관 유닛;을 포함한다.

Description

배터리 팩, 및 그것을 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 장치 {Battery Pack, and Battery Rack Comprising the Same, and Energy Storage System}
본 발명은 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 배터리 랙, 및 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 전지셀의 열폭주에 대한 안정성을 높인 배터리 팩에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지, 및 이러한 이차전지를 내부에 수용한 배터리 모듈 및 배터리 관리 시스템(BMS)을 구비한 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
그러나, 종래기술의 배터리 팩 또는 배터리 랙은, 복수의 배터리 모듈을 구비하고, 각각의 배터리 모듈의 복수의 이차전지 중 일부가 열폭주가 발생되어, 발화 내지 폭발할 경우, 인접한 이차전지로 열 또는 화염이 전달되어 2차 폭발 등이 일어나는 경우가 있어, 2차 발화 내지 폭발을 방지하기 위한 노력이 가중되고 있다.
이에 따라, 배터리 팩 또는 배터리 랙에서 일부 이차전지가 열폭주가 발생될 경우, 종래기술에서는 배터리 팩의 열폭주에 대한 대비책으로 배터리 팩을 냉각하거나, 저장된 전기 에너지를 방전시키는 방식을 사용했다.
그러나, 이러한 배터리 팩의 저장된 전기 에너지를 방전시키는 과정에서, 전기 에너지를 소진하는 저항체의 저항열에 의해, 배터리 팩 내부의 구성들을 손상시키거나, 복수의 이차전지를 승온 시킬 수 있어, 복수의 이차전지가 냉각되는 것을 방해하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 전지셀의 열폭주에 대한 안정성을 높인 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
복수의 전지셀을 구비한 적어도 하나의 셀 어셈블리;
상기 복수의 전지셀 중 적어도 하나에서 열폭주 현상이 발생될 경우, 적어도 하나의 셀 어셈블리를 방전 시키도록 구성된 에너지 소비 유닛; 및
상기 에너지 소비 유닛을 내부에 수용하고, 상기 에너지 소비 유닛이 상기 셀 어셈블리를 방전 시킬 경우 상기 에너지 소비 유닛의 적어도 일부를 외부로 배출하도록 구성된 보관 유닛;을 포함한다.
또한, 상기 보관 유닛은,
상기 에너지 소비 유닛의 배출 방향의 반대 방향으로 상기 에너지 소비 유닛을 지지하도록 구성된 배출부를 구비하고,
상기 배출부는 상기 에너지 소비 유닛에 의해 생성된 열에 의해 녹아 상기 에너지 소비 유닛의 적어도 일부를 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 보관 유닛은,
상기 에너지 소비 유닛의 배출 방향의 반대 방향으로 지지하도록 쇄문된 배출 도어를 구비하고,
상기 배출 도어는 상기 열폭주가 발생될 경우, 쇄문된 상태를 해제하여 개방되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩은 외부로 배출된 상기 에너지 소비 유닛을 냉각하도록 냉매를 구비한 냉각 유닛을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 에너지 소비 유닛은,
스위치; 및
상기 스위치의 동작에 의해 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리에 저장된 전기 에너지를 소진하도록 구성된 저항체;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위치는,
상기 셀 어셈블리에서 생성된 열의 영향에 따른 물리적인 변화에 의해 턴온 되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 복수의 전지셀에 열폭주 현상이 발생된 여부를 감지하는 센서; 및
상기 센서로부터 열폭주 현상 발생을 알리는 신호를 수신하면 상기 셀 어셈블리와 상기 저항체 사이가 전기적 연결되도록 상기 스위치를 턴온시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 셀 어셈블리, 저항체 및 스위치 상호 간은 전선에 의해 연결되며, 상기 전선은 코일 형태를 가질 수 있다.
나아가, 상기 배터리 팩은 상기 셀 어셈블리를 적어도 둘 이상 포함하고,
상기 에너지 소비 유닛은, 적어도 둘 이상의 상기 셀 어셈블리 중, 열폭주가 발생된 전지셀을 포함하는 셀 어셈블리 또는 열폭주가 발생된 전지셀을 포함하는 셀 어셈블리와 인접한 다른 셀 어셈블리를 방전 시키도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 랙은, 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 수용하는 랙 케이스를 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 적어도 하나 이상의 상기 배터리 랙을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은, 에너지 소비 유닛 및 보관 유닛을 포함함으로써, 복수의 전지셀 중, 일부 열폭주가 발생될 경우, 인접한 다른 전지셀 또는 다른 셀 어셈블리로 열폭주가 전파되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명은, 에너지 소비 유닛을 보관 유닛의 내부에서 외부로 배출할 수 있어, 에너지 소비 유닛에서 발생된 저항열에 의해 배터리 팩의 부품, 예를 들면, 다른 셀 어셈블리를 승온 시키는 것을 미연에 방지할 수 있다. 나아가, 본 발명은, 보관 유닛의 외부로 배출된 에너지 소비 유닛이 외부 공기와 만나, 신속하게 냉각될 수 있어, 에너지 소비 유닛의 열에 의해 외부 기기 등에 손상을 입히는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은, 본 발명은, 에너지 소비 유닛에 의해 생성된 열에 의해 녹아서 유실되어 에너지 소비 유닛의 적어도 일부를 외부로 배출되도록 구성된 배출부를 구비하므로 써, 별도의 배출 장치 없이, 에너지 소비 유닛에서 발생된 저항열을 활용하여 에너지 소비 유닛이 스스로 외부로 배출되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 구성이 간단하여, 제조 비용을 절감하고, 오작동의 발생 가능성을 효과적으로 줄일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은, 코일 형태의 전선을 구비함으로써, 저항체가 보관 유닛의 외부로 배출될 경우, 코일 형태의 탄성력을 이용해 저항체의 낙하에 따른 충격을 감쇠 시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 코일 형태의 전선은 저항체가 낙하하는 힘이 전선에 전달됨에 따라, 전선의 끊어지는 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 어셈블리들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 다른 배터리 팩의 일부 구성들을 나타내는 개념도이다.
도 4는, 도 1의 C-C' 선을 따라 절단된 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 일부 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 어셈블리들의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 다른 배터리 팩의 일부 구성들을 나타내는 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)은, 복수 개의 전지셀(211)을 구비한 적어도 하나의 셀 어셈블리(210), 에너지 소비 유닛(220), 및 보관 유닛(227)을 포함한다.
구체적으로, 상기 전지셀(211)은 파우치형 전지셀(211)일 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 셀 어셈블리(210) 각각은 21개의 파우치형 전지셀(211)이 전후 방향(Y 방향)으로 나란하게 상호 적층된 형태로 구성될 수 있다.
특히, 이러한 파우치형 전지셀(211)은, 전극 조립체(도시하지 않음), 전해액(도시하지 않음) 및 파우치를 구비할 수 있다.
더욱이, 도 2에서와 같이, 상기 전지셀(211)은 전지셀(211)의 중심을 기준으로 서로 반대 방향(X 방향)의 양 단부에 전극 단자(211a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 어셈블리(210)의 각각의 전지셀(211)은 양극 단자(211a)와 음극 단자(보이지 않음)가 좌우 방향(X 방향)으로 돌출되게 구성될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에는, 앞서 설명한 파우치형 전지셀(211)로만 한정되는 것은 아니고 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀(211)이 채용될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(200)은 상기 복수의 전지셀(211)을 전기적으로 상호 연결하도록 구성된 적어도 하나의 버스바(121) 및 적어도 하나의 상기 버스바(121)를 외측에 탑재하도록 구성된 적어도 둘 이상의 버스바 프레임(120)을 구비할 수 있다. 적어도 둘 이상의 상기 버스바 프레임(120)은 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향(X 방향)의 양측 각각에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바(121)는 전도성 금속을 구비할 수 있고, 예를 들면, 구리, 알루미늄, 니켈 등을 구비할 수 있다.
또한, 상기 버스바 프레임(120)은 전기 절연성 재료를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 버스바 프레임(120)은 플라스틱 재료를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 플라스틱 재료는 폴리염화 비닐일 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩(200)은 팩 하우징(250)을 포함할 수 있다. 상기 팩 하우징(250)은, 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리(210)를 내부에 수납하도록 내부 공간이 형성될 수 있다. 예를 들면, 팩 하우징(250)은 3개의 셀 어셈블리(210)를 내부에 수용할 수 있다.
한편, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 상기 복수의 전지셀(211) 중 적어도 하나에서 열폭주 현상이 발생될 경우, 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리(210)를 방전 시키도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 전력 단자(214)와 전기적으로 연결되어, 의도적으로 전기 단락을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 상기 에너지 소비 유닛(220)과 전기적으로 연결된 셀 어셈블리(210)는 신속하게 전력이 소진될 수 있다. 달리 말해, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 전기 에너지를 빠르게 소진 시키도록 구성될 수 있다.
여기서, '열폭주 현상'이란, 복수의 전지셀(211) 중, 일부 전지셀(211)의 온도 상승이 상기 전지셀(211)과 주변 전지셀(211)의 에너지 방출 속도를 증가시켜 더욱 온도 상승을 가속화 시키는 양성 피드백 현상을 의미한다. 예를 들면, 전지셀(211)은 섭씨 230도 이상에서는 열폭주에 의해 자연 발화가 발생될 수 있다.
예를 들면, 상기 에너지 소비 유닛(220)은 상기 배터리 팩(200)의 전력을 소비시키기 위해 저항체(223), 파워 저항기, 또는 전기 모터 등에 전원을 인가하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 에너지 소비 유닛(220)은 전기 단락 회로를 구비할 수 있다. 상기 전기 단락 회로는, 상기 에너지 소비 유닛(220)의 저항체(223)와 상기 셀 어셈블리(210) 간의 전기적으로 연결되는 회로일 수 있다. 즉, 상기 셀 어셈블리(210)의 양극 전력 단자(214) 및 음극 전력 단자(214)가 상기 저항체(223)와 전기적으로 연결되어, 의도적인 전기 단락을 일으킬 수 있다.
더욱이, 상기 보관 유닛(227)은, 상기 에너지 소비 유닛(220)을 내부에 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 보관 유닛(227)은, 예를 들면, 사각 박스 형태의 프레임을 가질 수 있다. 상기 에너지 소비 유닛(220)은 상기 사각 박스 형태의 프레임(235)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 상기 보관 유닛(227)은 상기 팩 하우징(250)의 외벽과 연결된 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 보관 유닛(227)은 상기 팩 하우징(250)의 내부와 연통되도록 일부가 개방된 형태를 가질 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 형태로만 한정되는 것은 아니고, 상기 보관 유닛(227)은, 팩 하우징(250)의 내부와 연통되지 않지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 보관 유닛(227)은 외부로부터 밀폐된 공간을 가질 수 있다.
그리고, 상기 보관 유닛(227)은, 상기 에너지 소비 유닛(220)이 상기 셀 어셈블리(210)를 방전 시킬 경우, 상기 에너지 소비 유닛(220)의 적어도 일부를 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 보관 유닛(227)은, 상기 에너지 소비 유닛(220)이 상기 셀 어셈블리를 방전 시킬 경우, 상기 에너지 소비 유닛(220)을 외부로 이동되기 위해 일부가 개방되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 에너지 소비 유닛(220) 및 상기 보관 유닛(227)을 포함함으로써, 복수의 전지셀(211) 중, 일부 열폭주가 발생될 경우, 인접한 다른 전지셀(211) 또는 다른 셀 어셈블리(210)로 열폭주가 전파되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명은, 에너지 소비 유닛(220)을 보관 유닛(227)의 내부에서 외부로 배출할 수 있어, 에너지 소비 유닛(220)에서 발생된 저항열에 의해 배터리 팩(200)의 부품, 예를 들면, 다른 셀 어셈블리(210)를 승온 시키는 것을 미연에 방지할 수 있다. 나아가, 본 발명은, 보관 유닛(227)의 외부로 배출된 에너지 소비 유닛(220)이 외부 공기와 만나, 신속하게 냉각될 수 있어, 상기 에너지 소비 유닛(220)의 열에 의해 외부 기기 등에 손상을 입히는 것을 방지할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2와 함께 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 보관 유닛(227)은, 상기 팩 하우징(250)의 내부와 연통되도록 일측이 개방된 형태를 가질 수 있다. 상기 보관 유닛(227)은 상기 개방된 부분을 통해 셀 어셈블리(210)와 저항체(223) 간의 전기적 연결을 이루도록 전선(221)이 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 보관 유닛(227)은, 배출부(227a)를 구비할 수 있다. 상기 배출부(227a)는 상기 에너지 소비 유닛(220)의 배출 방향의 반대 방향으로 상기 에너지 소비 유닛(220)의 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보관 유닛(227)은, 상기 에너지 소비 유닛(220)의 하부를 상부 방향으로 지지하도록 구성된 배출부(227a)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 배출부(227a)는 상기 에너지 소비 유닛(220)을 중력 방향의 반대 방향으로 지지하므로 써, 상기 에너지 소비 유닛(220)이 상기 보관 유닛(227) 내부에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 배출부(227a)는 상기 에너지 소비 유닛(220)에 의해 생성된 열에 의해 녹아 유실되어 상기 에너지 소비 유닛(220)의 적어도 일부를 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 배출부(227a)는 섭씨 약 150도 내지 300도 사이의 온도에서 녹는 소재(227a1)를 구비할 수 있다. 상기 소재는 예를 들면, 파라핀, 또는 금속일 수 있다. 상기 금속은 예를 들면, 주석, 또는 땜납일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 에너지 소비 유닛(220)에 의해 생성된 열에 의해 녹아서 유실되어 상기 에너지 소비 유닛(220)의 적어도 일부를 외부로 배출되도록 구성된 배출부(227a)를 구비하므로 써, 별도의 배출 장치 없이, 상기 에너지 소비 유닛(220)에서 발생된 저항열을 활용하여 상기 에너지 소비 유닛(220)이 스스로 외부로 배출되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 구성이 간단하여, 제조 비용을 절감하고, 오작동의 발생 가능성을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 내부 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3과 함께 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에너지 유닛(220A)의 보관 유닛(227)은, 배출 도어(227b1)를 구비할 수 있다. 상기 배출 도어(227b1)는 상기 에너지 소비 유닛(220A)의 저항체(223)의 배출 방향의 반대 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 상기 배출 도어(227b1)는 상기 에너지 소비 유닛(220A)이 배출되지 않도록 걸어 잠겨진 쇄문된 상태일 수 있다. 상기 배출 도어(227b1)는 상기 열폭주가 발생될 경우, 쇄문된 상태를 해제하여 배출 도어(227b1)를 개방하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 보관 유닛(227)은 걸림쇠(227c), 및 힌지 부재(227d)를 구비할 수 있다. 상기 힌지 부재(227d)는 상기 배출 도어(227b1)의 일측과 상기 보관 유닛(227)의 외벽을 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 배출 도어(227b1)는 힌지 부재(227d)에 의해 회전 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 걸림쇠(227c)는 상기 배출 도어(227b1)의 타측이 하부 방향(중력 방향)으로 이동되는 것을 저지하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 걸림쇠(227c)는 일 방향으로 길게 연장된 바 형태를 가질 수 있다. 상기 보관 유닛(227)의 외벽(하벽)에 위치할 수 있다. 상기 걸림쇠(227c)는 연장된 길이 방향으로 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 걸림쇠(227c)는 길이 방향의 위치에 따라 배출 도어(227b1)를 쇄문된 상태를 유지시키거나, 상기 배출 도어(227b1)가 회전 이동하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은 상기 외부로 배출된 에너지 소비 유닛(220)을 냉각하도록 구성된 냉각 유닛(240)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각 유닛(240)은, 수조(243) 및 상기 수조(243)에 수용된 냉매(241)를 구비할 수 있다. 상기 냉매(241)는, 예를 들면 전기 절연성을 가지고 비열이 높은 절연유일 수 있다. 상기 냉각 유닛(240)은, 상기 에너지 소비 유닛(220)이 상기 보관 유닛(227)으로부터 배출될 경우, 상기 에너지 소비 유닛(220)이 상기 수조(243)에 수용된 냉매(241)에 담지 되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 냉각 유닛(240)을 더 포함함으로써, 상기 보관 유닛(227)으로부터 배출된 상기 에너지 소비 유닛(220)을 안전하게 보관할 수 있다. 즉, 상기 에너지 소비 유닛(220)은 셀 어셈블리(210)의 전력을 소진 시킴에 따라 고온을 발생시킬 수 있어, 외부에 다른 기기나, 사용자와 접촉시 손상을 입힐 수 있는 위험이 있는 바, 본 발명은 냉각 유닛(240)을 사용해 상기 에너지 소비 유닛(220)을 빠르게 냉각시키는 동시에 안전하게 보관할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 에너지 소비 유닛(220)은, 전선(221), 저항체(223), 및 스위치(225)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 상기 전선(221)은 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리(210)의 전력 단자(214)와 전기적으로 연결된 구성일 수 있다. 상기 전력 단자(214)는 음극 전력 단자 또는 양극 전력 단자일 수 있다. 상기 셀 어셈블리(210), 저항체(223) 및 스위치(225) 상호 간은 전선(221)에 의해 연결될 수 있다. 상기 전선(221)은 금속의 와이어 및 상기 와이어를 피복하는 전기 절연성의 피복재를 구비할 수 있다.
또한, 상기 저항체(223)는, 상기 전선(221)과 전기적으로 연결되고 상기 셀 어셈블리(210)의 저장된 전기 에너지를 소진하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 저항체(223)는 소정 이상의 전기 비저항을 갖는 탄소, 금속, 또는 산화 금속 소재를 구비할 수 있다. 상기 금속 소재는 예를 들면 구리, 알루미늄, 니켈 등을 가지 합금일 수 있다.
더욱이, 상기 저항체(223)는 상기 셀 어셈블리(210)의 양극 단자와 음극 단자 각각과 전기적으로 연결되어 전기 단락을 일으키도록 구성될 수 있다. 상기 저항체(223)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전력을 저항열로 전환되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 스위치(225)는 온오프 동작에 의해 적어도 하나 이상의 상기 셀 어셈블리(210)와 상기 저항체(223) 간의 전기적으로 연결을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 스위치(225)는 전선(221)에 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 전선(221) 각각에는 2개의 스위치(225)가 구비될 수 있다. 하나의 스위치(225)를 구비한 것과 비교할 경우, 2개의 스위치(225)가 구비될 경우, 일부 스위치(225)의 오작동이 발생되어 불필요하게 셀 어셈블리(210)의 전력이 소진되는 경우를 방지할 수 있다. 상기 스위치(225)는 상기 셀 어셈블리(210)와 상기 저항체(223) 사이의 전기적 연결을 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 스위치(225)가 오프 상태일 때는 상기 전선(221)의 전기가 흐르지 않도록 스위치(225)가 열려 있고, 상기 스위치(225)가 온 상태일 때는 상기 전선(221)의 전기가 흐르도록 스위치(225)가 닫칠(Close) 수 있다.
더욱이, 상기 스위치(225)는, 상기 셀 어셈블리(210)에서 생성된 열의 영향에 따른 물리적인 변화에 의해 턴 온(turn on) 되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위치(225)는 상기 셀 어셈블리(210)의 온도 변화에 따라 바이메탈 등 감온체가 팽창 수축하여 변위하는 것을 이용하여 온도에 대응해서 접점을 개폐시키는 온도 스위치일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 온도에 대응해서 접점을 개폐시키는 스위치(225)를 구비하므로 써, 별도의 스위치(225)를 제어하는 장치 없이도, 상기 셀 어셈블리(210)의 온도 변화를 이용해 스위치(225)가 작동될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200)의 구성이 간단하여, 제조 비용을 절감하고, 오작동의 발생 가능성을 효과적으로 줄일 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 센서(262), 및 제어부(260)를 더 포함할 수 있다. 상기 센서(262)는 상기 복수의 전지셀(211)의 열폭주를 감지가 가능하도록 구성된 가스 감지센서 또는 온도 센서일 수 있다. 예를 들면, 상기 센서는 적어도 하나 이상의 셀 어셈블리에 위치될 수 있다.
또한, 상기 제어부(260)는 상기 센서(262)로부터 열폭주 현상 방생을 알리는 신호를 수신하면 상기 셀 어셈블리(210)와 상기 저항체(223) 사이가 전기적 연결되도록 상기 스위치(225)에 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 제어부(260)는 상기 스위치(225)에 전기 신호를 송신할 수 있도록 통신선(261)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(260)는 상기 센서(262)로부터 열폭주 현상 발생을 알리는 신호를 수신하면 상기 스위치(225)를 턴온시키는 제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 제어부(260)를 더 포함함으로써, 상기 복수의 전지셀(211)의 열폭주를 감지할 경우, 상기 스위치(225)를 빠르게 자동 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 열폭주가 발생한 셀 어셈블리(210)의 전력을 빠르게 소진 시킬 수 있어, 안전성을 높일 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은, 도 4의 에너지 소비 유닛(220)과 비교할 경우, 전선(221)의 형태가 다를 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 에너지 소비 유닛(220)의 전선(221)은 코일 형태를 가질 수 있다. 상기 코일 형태의 전선(221)은 상기 저항체(223)가 상기 보관 유닛(227) 외부로 배출될 경우, 탄력적으로 하부 방향으로 길이가 연장될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 코일 형태의 전선(221)을 구비함으로써, 상기 저항체(223)가 상기 보관 유닛(227)의 외부로 배출될 경우, 코일 형태의 탄성력을 이용해 상기 저항체(223)의 낙하에 따른 충격을 감쇠 시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 코일 형태의 전선(221)은 상기 저항체(223)가 낙하하는 힘이 전선(221)에 전달됨에 따라, 전선(221)의 끊어지는 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 상기 셀 어셈블리(210)를 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(200) 내부에는 3개의 셀 어셈블리(210)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 적어도 둘 이상의 상기 셀 어셈블리(210) 중, 열폭주가 발생된 전지셀(211)을 포함하는 셀 어셈블리(210)를 방전 시키도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 적어도 둘 이상의 상기 셀 어셈블리(210) 중, 열폭주가 발생된 전지셀(211)을 포함하는 셀 어셈블리(210)와 인접한 다른 셀 어셈블리(210)를 방전 시키도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 적어도 둘 이상의 상기 셀 어셈블리(210) 중, 열폭주가 발생된 전지셀(211)을 포함하는 셀 어셈블리(210)를 방전 시키도록 구성되거나, 또는, 상기 에너지 소비 유닛(220)은, 적어도 둘 이상의 상기 셀 어셈블리(210) 중, 열폭주가 발생된 전지셀(211)을 포함하는 셀 어셈블리(210)와 인접한 다른 셀 어셈블리(210)를 방전 시키도록 구성됨으로써, 복수의 셀 어셈블리(210) 마다 에너지 소비 유닛(220)이 구비되지 않아도, 열폭주가 발생한 셀 어셈블리(210) 또는 상기 열폭주가 발생한 셀 어셈블리(210)와 인접한 셀 어셈블리(210)의 전력을 소진 시켜, 셀 어셈블리(210)의 열폭주가 인접한 다른 셀 어셈블리(210)로 전파되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 복수의 셀 어셈블리(210) 중, 어느 하나에 열폭주가 발생할 경우, 2가지의 방법을 통해, 인접한 다른 셀 어셈블리(210)에 열폭주가 전파되는 것을 방지할 수 있다. 그 중 하나의 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 셀 어셈블리(210) 중, 열폭주가 발생된 전지셀(211)을 구비한 가운데 셀 어셈블리(210)의 전력을 예를 들면 30퍼센트 이하로 급속하게 소진 시키는 방법이다. 이러한 급속한 전력 소진은, 열폭주가 발생된 셀 어셈블리(210)의 열 에너지의 수준을 인접한 다른 셀 어셈블리(210)에 열폭주가 전파되지 않을 수 있는 수준까지 낮출 수 있어, 전단 및 하단에 위치한 다른 셀 어셈블리들로 열폭주가 전파되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다른 하나의 방법은, 3개의 셀 어셈블리 중, 열폭주가 발생한 가운데 셀 어셈블리(210)와 인접한 전단 셀 어셈블리(210) 및 후단 셀 어셈블리(210)의 전력을 소진 시키는 방법이다. 즉, 열폭주가 발생한 가운데 셀 어셈블리(210)에 의해 전단 및 후단에 위치한 다른 셀 어셈블리(210)들이 승온되더라도, 다른 셀 어셈블리(210)들이 이미 전력이 예를 들면 30퍼센트 이하로 소진된 상태임으로 열폭주가 발생되기 힘들어, 결과적으로 열폭주의 전파를 방지할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(300)은 복수의 배터리 팩(200)을 수용하는 랙 케이스(310)를 포함할 수 있다. 상기 랙 케이스(310)는 상기 복수의 배터리 팩(200)을 상하 방향으로 적층된 형태로 수용하도록 구성될 수 있다. 이때, 복수의 배터리 팩(200) 각각에 구비된 에너지 소비 유닛(220)의 일부분은, 상기 랙 케이스(310)의 외부로 돌출되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 에너지 소비 유닛(220)은 배터리 랙(300)의 외측에 위치할 수 있도록 상기 랙 케이스(310)의 일부분을 관통한 형태로 배치될 수 있다.
더욱이, 상기 랙 케이스(310)는 적어도 일측이 개방 가능한 형태로 구성될 수 있다. 다만, 상기 랙 케이스(510)는, 이러한 개방된 측면이 설치후 폐쇄 가능하도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 배터리 랙(300)은, 랙 케이스(310)의 내부 또는 외부에 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS) 등을 구비한 중앙 제어부(320)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치(도시하지 않음)는 상기 배터리 랙(300)을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 상기 둘 이상의 배터리 랙(300)은 일방향으로 배열되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 전력 저장 장치는 3개의 배터리 랙(300)이 일방향으로 배열되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 팩
250: 팩 하우징 210: 셀 어셈블리
211: 전지셀
220: 에너지 소비 유닛
221, 223, 225: 전선, 저항체, 스위치
227: 보관 유닛
227b, 227b1: 배출부, 배출 도어
227c, 227d: 걸림쇠, 힌지 부재
240, 241, 243: 냉각 유닛, 냉매, 수조
260, 261, 262: 제어부, 통신선, 센서
300: 배터리 랙

Claims (11)

  1. 복수의 전지셀을 구비한 적어도 하나의 셀 어셈블리;
    상기 복수의 전지셀 중 적어도 하나에서 열폭주 현상이 발생될 경우, 적어도 하나의 셀 어셈블리를 방전 시키도록 구성된 에너지 소비 유닛; 및
    상기 에너지 소비 유닛을 내부에 수용하고, 상기 에너지 소비 유닛이 상기 셀 어셈블리를 방전 시킬 경우 상기 에너지 소비 유닛의 적어도 일부를 외부로 배출하도록 구성된 보관 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보관 유닛은,
    상기 에너지 소비 유닛의 배출 방향의 반대 방향으로 상기 에너지 소비 유닛을 지지하도록 구성된 배출부를 구비하고,
    상기 배출부는 상기 에너지 소비 유닛에 의해 생성된 열에 의해 녹아 상기 에너지 소비 유닛의 적어도 일부를 외부로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보관 유닛은,
    상기 에너지 소비 유닛의 배출 방향의 반대 방향으로 지지하도록 쇄문된 배출 도어를 구비하고,
    상기 배출 도어는 상기 열폭주가 발생될 경우, 쇄문된 상태를 해제하여 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    외부로 배출된 상기 에너지 소비 유닛을 냉각하도록 냉매를 구비한 냉각 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 소비 유닛은,
    스위치; 및
    상기 스위치의 동작에 의해 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 연결되어 적어도 하나의 상기 셀 어셈블리에 저장된 전기 에너지를 소진하도록 구성된 저항체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 셀 어셈블리에서 생성된 열의 영향에 따른 물리적인 변화에 의해 턴온 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 전지셀에 열폭주 현상이 발생된 여부를 감지하는 센서; 및
    상기 센서로부터 열폭주 현상 발생을 알리는 신호를 수신하면 상기 셀 어셈블리와 상기 저항체 사이가 전기적 연결되도록 상기 스위치를 턴온시키는 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리, 저항체 및 스위치 상호 간은 전선에 의해 연결되며, 상기 전선은 코일 형태를 가진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 셀 어셈블리를 적어도 둘 이상 포함하고,
    상기 에너지 소비 유닛은, 적어도 둘 이상의 상기 셀 어셈블리 중, 열폭주가 발생된 전지셀을 포함하는 셀 어셈블리 또는 열폭주가 발생된 전지셀을 포함하는 셀 어셈블리와 인접한 다른 셀 어셈블리를 방전 시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩, 및 상기 배터리 팩을 수용하는 랙 케이스를 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
  11. 제10항에 따른 배터리 랙을 적어도 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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WO2008079062A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-03 Volvo Technology Corporation Method and arrangement for discharging an energy storage system for electrical energy
JP2011120423A (ja) 2009-12-07 2011-06-16 Sharp Corp 電池システム
JP5722251B2 (ja) * 2012-02-27 2015-05-20 株式会社東芝 バッテリパック、二次電池装置および電動車両
JP6179719B2 (ja) 2013-10-28 2017-08-16 三菱自動車工業株式会社 電池装置
JP6440116B2 (ja) * 2014-12-26 2018-12-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池パック及びアダプタ
CN116487794A (zh) * 2017-01-09 2023-07-25 米沃奇电动工具公司 用于向电气设备提供输出电力的设备
WO2018186496A1 (ja) * 2017-04-07 2018-10-11 株式会社村田製作所 組電池充放電制御装置
KR102631549B1 (ko) * 2018-05-28 2024-01-30 주식회사 엘지에너지솔루션 저온 환경에서의 저전압 방지를 위한 배터리팩 자체 발열 시스템 및 그 제조방법
US11621441B2 (en) * 2018-07-27 2023-04-04 The Boeing Company Li-Ion battery high voltage distribution system architecture
KR20200061807A (ko) 2018-11-26 2020-06-03 실리콘 디스플레이 (주) 이미지 센서 명암비 측정 장치 및 이의 측정 방법

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