KR20220056028A - 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차 Download PDF

Info

Publication number
KR20220056028A
KR20220056028A KR1020200140708A KR20200140708A KR20220056028A KR 20220056028 A KR20220056028 A KR 20220056028A KR 1020200140708 A KR1020200140708 A KR 1020200140708A KR 20200140708 A KR20200140708 A KR 20200140708A KR 20220056028 A KR20220056028 A KR 20220056028A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery pack
relay
pack
drain system
Prior art date
Application number
KR1020200140708A
Other languages
English (en)
Inventor
최종운
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200140708A priority Critical patent/KR20220056028A/ko
Publication of KR20220056028A publication Critical patent/KR20220056028A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309Overheat or overtemperature protection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차에 장착되는 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 복수 개의 배터리 모듈, 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 모듈 케이스 및 모듈 케이스 밖에 적어도 일부가 구비되고, 복수 개의 배터리 모듈와 전기적으로 연결되며, 자동차의 정전류 방전기와 연결되는 릴레이 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차{ENERGY DRAIN SYSTEM OF BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 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 셀을 포함하는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
종래 배터리 팩의 경우, 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈들을 포함하는데, 어느 하나의 배터리 모듈에서 배터리 셀의 팽창 등에 따른 이상 상황 발생 시, 신속히 이를 진압하지 않을 경우, 주변 배터리 모듈들 측으로의 열 폭주로 이어져, 배터리 팩의 폭발 등으로 이어져 사용자 등의 안전에 큰 위험을 일으킬 수 있다.
그러므로, 배터리 모듈의 특정 배터리 셀에서 이상 상황 발생 시 보다 신속한 조기 진압이 필요하며, 특히, 주변 배터리 모듈들 측으로의 열 폭주로 이어져 배터리 팩의 폭발이나 화재가 일어나기 전에 미리 이러한 열 폭주를 방지하여 안전성을 확보하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 열 폭주를 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템으로서, 자동차에 구비되는 배터리 팩; 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되는 릴레이 유닛; 및 상기 릴레이 유닛과 연결되며, 상기 배터리 팩 외부에 배치되는 정전류 방전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템을 제공한다.
상기 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 상기 릴레이 유닛과 연결되는 복수 개의 배터리 모듈; 상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스에 구비되며, 상기 정전류 방전기와 전기적으로 연결되는 BMS 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되는 적어도 하나의 난연부재;를 포함할 수 있다.
상기 난연부재는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 난연부재는, 상기 복수 개의 배터리 모듈 사이 사이에 구비될 수 있다.
상기 릴레이 유닛은, 상기 배터리 모듈과 상기 정전류 방전기와 연결되는 제1 릴레이; 및 상기 제1 릴레이와 이격되며, 상기 배터리 모듈과 상기 정전류 방전기와 연결되는 제2 릴레이;를 포함할 수 있다.
상기 제1 릴레이는, 상기 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 과열 시 온(On)될 수 있다.
상기 제2 릴레이는, 상기 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 과열 시 온(On)될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 배터리 셀들은, 상호 전기적으로 연결되게 적층될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 셀들은, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 열 폭주를 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 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 자동차에 구비되는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템의 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 자동차의 배터리 팩의 긴급 상황 발생 시 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 자동차의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템을 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 자동차에 구비되는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템의 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자동차(1)는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차일 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 자동차(1)가 전기 자동차인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 자동차(1)는, 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10)은, 배터리 팩(100), 릴레이 유닛(200, 300) 및 정전류 방전기(400)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩(100)은, 상기 자동차(1)에 구비되며, 상기 자동차(1)의 에너지원일 수 있다. 이러한 상기 배터리 팩(100)은, 상기 자동차(1)의 차체 저부에 장착될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 배터리 팩(100)의 장착 위치는 상기 자동차(1)나 상기 배터리 팩(100)의 설계 등에 따라 상기 자동차(1)의 차체 저부가 아닌 다른 위치도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러한 상기 배터리 팩(100)은, 배터리 모듈(110), 팩 케이스(120), BMS 유닛(150) 및 난연부재(170)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(110)은, 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 후술하는 팩 케이스(120) 내에 수용될 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 후술하는 팩 케이스(120)의 길이 방향을 따라 2열로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 후술하는 릴레이 유닛(200, 300)과 연결될 수 있다. 이에 대해서는 하기 릴레이 유닛(200, 300)의 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(110)은, 각각, 배터리 셀(115)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(115)은, 적어도 하나 또는 그 이상의 복수 개로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 배터리 셀(115)이 복수 개로 구비되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 셀(115)은, 상호 전기적으로 연결될 수 있게 적층될 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀(115)은, 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지, 각형 이차 전지 또는 원통형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 복수 개의 배터리 셀(115)이 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
상기 팩 케이스(120)는, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110), BMS 유닛(150), 난연부재(170) 및 상기 배터리 팩(100)을 구성하는 각종 전장 부품 등을 수용할 수 있다.
상기 BMS 유닛(150)은, 상기 배터리 팩(100)의 제어 및 관리하기 위한 것으로서, 상기 팩 케이스(120)에 구비될 수 있다. 이러한 상기 BMS 유닛(160)은, 상기 복수 개의 배터리 모듈(110), 상기 배터리 팩(100)의 구성하는 각종 전장 부품 및 후술하는 릴레이 유닛(200, 300) 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 아울러, 상기 BMS 유닛(150)은, 상기 자동차(1) 내에 구비되는 후술하는 정전류 방전기(400)와도 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 난연부재(170)는, 화염 등을 전파 등을 방지할 수 있는 난연 재질로 마련되며, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(110) 사이에 구비될 수 있다. 이러한 상기 난연부재(170)는, 상기 팩 케이스(120)의 폭 방향에서, 상기 배터리 모듈(110)의 상하폭에 적어도 대응되는 길이로 마련될 수 있다.
상기 난연부재(170)는, 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 난연부재(170)는, 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서, 상기 복수 개의 배터리 모듈들(110) 사이 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 복수 개의 난연부재(170)를 통해서도, 적어도 하나의 배터리 모듈(110)의 긴급 상황에 따른 화재 등이 발생할 경우, 이웃한 배터리 모듈(110)의 화염 전파나 열 폭주 등을 최소화시킬 수 있다.
상기 릴레이 유닛(200, 300)은, 상기 배터리 팩(100) 외부에 구비되며, 상기 배터리 팩(100)과 스위치 온(On)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 릴레이 유닛(200, 300)은, 상기 배터리 팩(100)의 긴급 상황 시, 예로써, 상기 배터리 팩(100)의 적어도 하나의 배터리 모듈(110)의 이상 상황에 따른 과열이나 열 폭주 상황 시, 주변 배터리 모듈(110) 측으로 열 전파를 차단하기 위한 것으로서, 후술하는 정전류 방전기(400)과 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 릴레이 유닛(200, 300)은, 상기 배터리 팩(100)의 긴급 상황 발생 시, 후술하는 정전류 방전기(400)과의 폐 회로 형성을 통해 상기 배터리 모듈(110)의 에너지 드레인(Energy drain)을 시작할 수 있다. 상기 에너지 드레인은, 열 전파를 확실히 방지할 수 있게 충전 상태(State Of Charge)가 0 내지 10% 사이가 될 때까지 수행될 수 있다.
상기 릴레이 유닛(200, 300)은, 제1 릴레이(200) 및 제2 릴레이(300)를 포함할 수 있다.
상기 제1 릴레이(200)는, 스위치의 온(On)/오프(Off) 가능하게 구비되며, 상기 팩 케이스(120) 내의 폭 방향에서 상측에 배치되는 배터리 모듈(110)과 후술하는 정전류 방전기(400)와 연결될 수 있다.
이러한 상기 제1 릴레이(200)는, 상기 팩 케이스(120) 내의 상측에 배치되는 배터리 모듈들(110) 중 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서 중간 위치에 배치되는 배터리 모듈(110)과 연결될 수 있다. 이는 팩 케이스(120)의 길이 방향의 적어도 한 쪽의 배터리 모듈(110)에서 긴급 상황 발생 시, 다른 쪽의 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전파를 방지하기 위한 것이다.
본 실시예의 경우, 이와 같이, 상기 제1 릴레이(200)가 상기 팩 케이스(120) 내의 상측에 배치되는 배터리 모듈들(110) 중 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서 중간 위치에 배치되는 배터리 모듈(110)에만 연결되므로, 상기 외부 단락을 위한 폐 회로 구성을 위한 구성 부품 비용 등을 상대적으로 줄일 수 있어 원가 경쟁력 또한 확보할 수 있다.
상기 제2 릴레이(300)는, 상기 제1 릴레이(200)와 소정 거리 이격 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 릴레이(300)는, 스위치의 온(On)/오프(Off) 가능하게 구비되며, 상기 팩 케이스(120) 내의 폭 방향에서 하측에 배치되는 배터리 모듈(110)과 후술하는 정전류 방전기(400)와 연결될 수 있다.
이러한 상기 제2 릴레이(300)는, 상기 팩 케이스(120) 내의 하측에 배치되는 배터리 모듈들(110) 중 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서 중간 위치에 배치되는 배터리 모듈(110)과 연결될 수 있다. 이는 팩 케이스(120)의 길이 방향의 적어도 한 쪽의 배터리 모듈(110)에서 긴급 상황 발생 시, 다른 쪽의 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전파를 방지하기 위한 것이다.
본 실시예의 경우, 이와 같이, 상기 제2 릴레이(300)가 상기 팩 케이스(120) 내의 하측에 배치되는 배터리 모듈들(110) 중 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서 중간 위치에 배치되는 배터리 모듈(110)에만 연결되므로, 상기 외부 단락을 위한 폐 회로 구성을 위한 구성 부품 비용 등을 상대적으로 줄일 수 있어 원가 경쟁력 또한 확보할 수 있다.
상기 정전류 방전기(400)는, 상기 릴레이 유닛(200, 300)과 연결되며, 상기 배터리 팩(100) 외부에 배치될 수 있다. 상기 정전류 방전기(400)는, 상기 자동차(1)에 구비될 수 있다. 이러한 상기 정전류 방전기(400)는, 상기 자동차(1)에 기본적으로 제공되는 일반적인 구성 부품일 수 있다.
상기 정전류 방전기(400)는, 상기 배터리 팩(100)의 배터리 모듈(110)의 과열 시, 상기 릴레이 유닛(200, 300)의 스위치 온을 통해 배터리 모듈(110)을 외부 단락시킬 수 있다. 외부 단락을 통한 에너지 드레인 속도를 살펴 보면, 통상적인 레지스터를 통한 배터리 방전 속도보다 정전류(Continuous Current) 방전 속도가 상대적으로 훨씬 더 빠르다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 외부 단락 시, 상기 자동차(1)에 구비되는 상기 정전류 방전기(400)와의 외부 단락을 통해, 보다 더 빨리 상기 릴레이 유닛(200, 300)과 연결된 배터리 모듈(110)을 방전시킬 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 실시예에 따른 상기 자동차(1)의 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10)의 동작에 대해 보다 더 구체적으로 살펴 본다.
도 3 및 도 4는 도 1의 자동차의 배터리 팩의 긴급 상황 발생 시 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
상기 자동차(1)의 배터리 팩(100)에서, 주행이나 충전 등의 상황에서, 예기치 않은 긴급 상황이 발생할 수 있다. 상기 긴급 상황은, 상기 배터리 팩(100)의 배터리 모듈(110)의 배터리 셀(115) 중 적어도 하나의 이상 상황에 따른 과열이나 열 폭주 상황일 수 있다.
상기 긴급 상황 시, 주변 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전파를 방지하기 위해, 상기 배터리 팩(100)의 상기 릴레이 유닛(200, 300)의 스위치가 온(On)되어 상기 정전류 방전기(400)와 연결된 상기 배터리 모듈(110)이 외부 단락될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 경우, 상기 긴급 상황 시, 보다 더 빠른 방전 속도를 갖는 상기 정전류 방전기(400)를 통해 에너지 드레인를 실시하여, 주변 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전파를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈들(110) 중 상기 팩 케이스(120)의 폭 방향에서, 상기 팩 케이스(120) 내부 상측에 배치되는 배터리 모듈(100)의 적어도 하나의 배터리 셀(115)의 과열 등에 따른 열 폭주 시, 상기 제1 릴레이(200)의 스위치가 온(On)되어 상기 정전류 방전기(400)와 연결된 배터리 모듈(110)이 외부 단락될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 배터리 모듈들(110) 중 상기 팩 케이스(120)의 폭 방향에서, 상기 팩 케이스(120)의 내부 하측에 배치되는 배터리 모듈(100)의 적어도 하나의 배터리 셀(115)의 과열 등에 따른 열 폭주 시, 상기 제2 릴레이(300)의 스위치가 온(On)되어 상기 정전류 방전기(400)와 연결된 배터리 모듈(110)이 외부 단락될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10)에서는, 상기 배터리 팩(100)의 배터리 모듈(110)의 과열 등에 따른 긴급 상황 발생 시, 상기 정전류 방전기(400)에 의한 정전류 방전을 통해 보다 더 신속하게 상기 스위치 온(On)된 릴레이 유닛(200, 300)과 연결된 배터리 모듈(100)을 방전시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10)에서는, 과열이나 열 폭주가 발생한 배터리 모듈(110)의 주변 배터리 모듈(110) 측으로의 열 전파를 보다 더 신속하게 차단하여 전체 배터리 팩(110)의 열 폭주 등으로 이어지는 위험 상황을 보다 더 효과적으로 예방할 수 있다.
도 5는 도 1의 자동차의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(20)은, 앞선 실시예의 상기 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(20)은, 배터리 팩(105), 릴레이 유닛(200, 300) 및 정전류 방전기(400)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩(105)은, 배터리 모듈(110), 팩 케이스(120), BMS 유닛(150), 난연부재(170) 및 추가 난연부재(180)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(110), 상기 팩 케이스(120), 상기 BMS 유닛(150) 및 상기 난연부재(170)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 추가 난연부재(180)는, 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서, 2열로 배치되는 상기 배터리 모듈들(110) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 추가 난연부재(180)는 상기 팩 케이스(120)의 길이 방향에서, 상기 2열로 배치된 배터리 모듈들(110)의 전체 길이에 적어도 대응되는 길이를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(20)의 경우, 상기 추가 난연부재(180)를 통해, 상기 복수 개의 난연부재(170)와 함께, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈(110)의 긴급상황에 따른 화재 등이 발생할 경우, 이웃한 배터리 모듈(110)의 화염 전파나 열 폭주 등을 보다 더 최소화시킬 수 있다.
상기 릴레이 유닛(200, 300)은, 제1 릴레이(200) 및 제2 릴레이(300)를 포함할 수 있다.
상기 제1 릴레이(200) 및 상기 제2 릴레이(300)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 정전류 방전기(400)는, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 열 폭주를 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템(10, 20) 및 이를 포함하는 자동차(1)를 제공할 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.
1: 자동차
10: 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템
20: 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템
100: 배터리 팩
105: 배터리 팩
110: 배터리 모듈
115: 배터리 셀
120: 팩 케이스
150: BMS 유닛
170: 난연부재
180: 추가 난연부재
200: 제1 릴레이
300: 제2 릴레이
400: 정전류 방전기

Claims (10)

  1. 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템에 있어서,
    자동차에 구비되는 배터리 팩;
    상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되는 릴레이 유닛; 및
    상기 릴레이 유닛과 연결되며, 상기 배터리 팩 외부에 배치되는 정전류 방전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 상기 릴레이 유닛과 연결되는 복수 개의 배터리 모듈;
    상기 복수 개의 배터리 모듈을 수용하는 모듈 케이스; 및
    상기 모듈 케이스에 구비되며, 상기 정전류 방전기와 전기적으로 연결되는 BMS 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 사이에 구비되는 적어도 하나의 난연부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 난연부재는,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 난연부재는,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 사이 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 유닛은,
    상기 배터리 모듈과 상기 정전류 방전기와 연결되는 제1 릴레이; 및
    상기 제1 릴레이와 이격되며, 상기 배터리 모듈과 상기 정전류 방전기와 연결되는 제2 릴레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 릴레이는,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 과열 시 온(On)되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 릴레이는,
    상기 복수 개의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 과열 시 온(On)되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은,
    상호 전기적으로 연결되게 적층되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  9. 제9항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들은,
    파우치형 이차 전지로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템.
  10. 제1항에 따른 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020200140708A 2020-10-27 2020-10-27 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차 KR20220056028A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200140708A KR20220056028A (ko) 2020-10-27 2020-10-27 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200140708A KR20220056028A (ko) 2020-10-27 2020-10-27 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220056028A true KR20220056028A (ko) 2022-05-04

Family

ID=81583984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200140708A KR20220056028A (ko) 2020-10-27 2020-10-27 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220056028A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102628119B1 (ko) * 2023-03-15 2024-01-23 주식회사 이엠비 배터리 방전용 지그

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102628119B1 (ko) * 2023-03-15 2024-01-23 주식회사 이엠비 배터리 방전용 지그

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100914839B1 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
EP2741391B1 (en) Battery pack with improved safety
JP5575761B2 (ja) 安全性を改良した中型又は大型バッテリーパック
KR20120128552A (ko) 안전성이 향상된 전지팩
KR102249889B1 (ko) 이차 전지용 보호 장치
KR20150057732A (ko) 이차 전지용 보호 장치
US11764447B2 (en) Battery pack with energy drain resistor for preventing fire propagation
JP2020501312A (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
KR102250180B1 (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
JP7379657B2 (ja) バッテリーモジュール及びそれを含むバッテリーラック、並びに電力貯蔵装置
KR20220056028A (ko) 배터리 팩의 에너지 드레인 시스템 및 이를 포함하는 자동차
KR102378571B1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
JP7321298B2 (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーラック及び電力貯蔵装置
JP7225399B2 (ja) バッテリーパック及び該バッテリーパックを含む自動車
KR20220056315A (ko) 배터리 팩의 냉각 시스템 및 이를 포함하는 자동차
JP7405980B2 (ja) バッテリーパック及び電力貯蔵装置
JP7417749B2 (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及びそのバッテリーパックを含む自動車
KR20220056314A (ko) 배터리 팩의 냉각 시스템 및 이를 포함하는 자동차
KR102639748B1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차
KR102362180B1 (ko) 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230099651A (ko) 배터리 팩, 이러한 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 장치 및 자동차
CN117378077A (zh) 电池模块、包括所述电池模块的电池组以及包括所述电池组的能量存储系统和车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination