KR20220101319A - 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차 - Google Patents

배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
KR20220101319A
KR20220101319A KR1020210003198A KR20210003198A KR20220101319A KR 20220101319 A KR20220101319 A KR 20220101319A KR 1020210003198 A KR1020210003198 A KR 1020210003198A KR 20210003198 A KR20210003198 A KR 20210003198A KR 20220101319 A KR20220101319 A KR 20220101319A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery pack
battery cells
guide cover
present
Prior art date
Application number
KR1020210003198A
Other languages
English (en)
Inventor
양성환
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 KR1020210003198A priority Critical patent/KR20220101319A/ko
Priority to CN202280008277.1A priority patent/CN116745982A/zh
Priority to PCT/KR2022/000097 priority patent/WO2022149831A1/ko
Priority to US18/034,313 priority patent/US20240006711A1/en
Priority to EP22736808.1A priority patent/EP4243180A1/en
Priority to JP2023531091A priority patent/JP2023551230A/ja
Publication of KR20220101319A publication Critical patent/KR20220101319A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10—Parts, details or accessories
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/247—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for portable devices, e.g. mobile phones, computers, hand tools or pacemakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/375—Vent means sensitive to or responsive to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

본 발명은 전지셀의 화재나 폭발에 대한 안전성을 높인 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 각각이 내부 압력이 소정 압력 이상으로 높아질 경우, 상기 내부 압력에 의해 내부 물질이 외부로 분출되도록 구성된 복수의 전지셀; 상기 복수의 전지셀 각각이 상기 내부 물질이 적어도 일 방향으로 배출되게 상기 복수의 전지셀을 수납하도록 구성된 셀 프레임; 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되고, 적어도 일부분이 상기 셀 프레임과 소정 거리로 이격되어 상기 내부 물질이 이동하는 이동 통로를 형성하도록 구성된 적어도 하나 이상의 가이드 커버; 및 상기 셀 프레임을 내부에 수용하는 수용 공간을 가지고, 상기 이동 통로의 말단과 대면하는 일부분이 상기 내부 물질에 의해 천공되도록 구성된 배출부가 구비된 팩 하우징을 포함한다.

Description

배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차 {Battery Pack, Electric Wheelchair, and Vehicle}
본 발명은 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지셀의 화재나 폭발에 대한 안전성을 높인 배터리 팩에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
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. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
특히, 최근 배터리 팩으로부터 전원을 공급 받아 작동하는 전동 모터의 회전력으로 이동하는 이동 수단 내지 이동 장치 등이 늘어나고 있다. 이러한 이동 수단 내지 이동 장치 등에 적용되는 배터리 팩 또한 수요가 증가하고 있다.
그러나, 이러한 배터리 팩은 다수의 전지셀을 구비하고 있어, 다수의 전지셀 중 적어도 일부에서 화재나 폭발이 발생될 경우, 이러한 전지셀들부터 화염과 고온의 가스가 배출되어 배터리 팩 내부 또는 배터리 팩 외부의 장치 구성들을 손상시키거나, 또는 배터리 팩이 탑재된 이동 수단 내지 이동 장치에 탑승한 사용자가 다치는 등의 피해가 발생되었다. 이에 따라, 배터리 팩의 화재나 가스 폭발에 대해 안전성을 높일 수 있는 방안이 필요했다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전지셀의 화재나 폭발에 대한 안전성을 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,
각각이 내부 압력이 소정 압력 이상으로 높아질 경우, 상기 내부 압력에 의해 내부 물질이 외부로 분출되도록 구성된 복수의 전지셀; 상기 내부 물질이 적어도 일 방향으로 배출되게 상기 복수의 전지셀을 수납하도록 구성된 셀 프레임; 상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되고, 적어도 일부분이 상기 셀 프레임과 소정 거리로 이격되어 상기 내부 물질이 이동하는 이동 통로를 형성하도록 구성된 적어도 하나 이상의 가이드 커버; 및 상기 셀 프레임을 내부에 수용하는 수용 공간을 가지고, 상기 이동 통로의 말단과 대면하는 일부분이 상기 내부 물질에 의해 천공되도록 구성된 배출부가 구비된 팩 하우징을 포함한다.
또한, 상기 배출부는, 상기 팩 하우징의 일부분이 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성될 수 있다.
나아가, 상기 셀 프레임은,
상기 가이드 커버의 외주부를 감싸도록 돌출된 스크린 리브가 형성되고,
상기 가이드 커버는,
상기 스크린 리브와 대면하고 외주부로부터 내측 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡부가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 배출부는, 소정 온도 이상에서 용융되는 소재를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 이동 통로에 구비되고 상기 복수의 전지셀의 상기 내부 물질이 배출되는 일측을 커버하도록 연장된 커버 필름을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 셀 프레임은,
상기 가이드 커버를 향해 돌출되고 상기 이동 통로를 따라 연장된 적어도 하나 이상의 구획 리브가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 가이드 커버는,
상기 복수의 전지셀 중 적어도 일부와 대응되는 위치에 형성되고, 상기 전지셀로부터 배출된 내부 물질의 이동 방향을 일 방향으로 전환하도록 구성된 가이드 리브가 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은, 상기 복수의 전지셀의 충방전을 제어하도록 구성된 BMS 모듈을 더 포함하고,
상기 BMS 모듈을 상기 가이드 커버의 상기 복수의 전지셀과 마주보는 일측에 반대편인 타측에 탑재하고,
상기 가이드 커버는, 상기 복수의 전지셀과 마주보는 일측에 일부분이 나머지 부분보다 상대적으로 두껍게 형성된 보강부가 구비될 수 있다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 휠체어는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 팩은, 가이드 커버와 배출부가 구비된 팩 하우징을 포함함으로써, 복수의 전지셀의 이상 거동(열폭주, 폭발)등으로 인해 내부 물질이 배출될 경우, 배출된 내부 물질(가스, 화염 등)이 설정된 이동 통로를 따라 이동하고, 이동 통로의 말단에 위치한 팩 하우징의 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩은, 발생된 고온의 가스와 화염이 이동 통로를 통해 의도한 방향으로 이동될 수 있어, 배터리 팩의 내부의 다른 부품들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 배터리 팩은, 고온의 가스와 화염이 배터리 팩과 인접한 외부 장치나 사용자에게 피해가 최소화할 될 수 있는 위치로 배출될 수 있도록 구성시키는 것이 가능하므로, 배터리 팩의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명은, 팩 하우징의 일부분이 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성된 배출부를 구비함으로써, 추가적인 별도의 부재나 제어 없이도, 복수의 전지셀의 열폭주나 폭발에 의해 배출된 고온의 가스나 화염에 의해 스스로 천공되어, 내부 물질을 효과적으로 외부로 배출시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩은, 추가 부품 없이도 복수의 전지셀의 열폭주나 화재, 및 폭발 등에 대한 안전성을 높일 수 있다. 궁극적으로, 배터리 팩의 제조 비용을 줄일 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 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 좌측 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전지셀의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 우측 사시도 및 좌측 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 도 1의 C-C' 선을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절단된 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절단된 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 또 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 가이드 커버의 모습을 개략적으로 나타내는 좌측면도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 다른 가이드 커버의 모습을 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 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성들의 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 좌측 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전지셀의 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 5 및 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 우측 사시도 및 좌측 사시도이다. 참고로, 도 1의 X축 화살표, Y축 화살표, 및 Z축 화살표 각각은, 우 방향, 후 방향, 및 상 방향을 의미한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩200)은, 복수의 전지셀(110), 셀 프레임(120), 적어도 하나의 가이드 커버(130), 및 팩 하우징(140)을 포함한다.
다시 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 복수의 전지셀(110)은, 원통형 전지셀(110)일 수 있다. 상기 전지셀(110)은, 전극 조립체(116), 전해액(도시하지 않음), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체(116)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(116)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자로서 기능할 수 있다.
또한, 상기 전지셀(110)은, 일단부 및 타단부 각각에 전극 단자(111)가 위치할 수 있다. 예를 들면, 어느 하나의 전지셀(110)의 좌측단에는 양극 단자가 형성되고, 우측단에는 음극 단자가 형성될 수 있다. 다른 하나의 전지셀(110)은, 양극 단자와 음극 단자가 앞서 서술한 전지셀(110)의 양극 단자와 음극 단자의 위치와 반대인 위치에 형성될 수 있다. 복수의 전지셀(110)은, 금속 소재를 구비한 접속 플레이트(150)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 전지셀(110)은, 상기 접속 플레이트(150)를 통해 전기적으로 직렬, 또는 병렬, 또는, 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 접속 플레이트(150)는, 복수개가 셀 프레임(120)의 좌측면 및 우측면 각각에 탑재될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 접속 플레이트(150)가 셀 프레임(120)의 우측면에 탑재될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 접속 플레이트(150)가 셀 프레임(120)의 좌측면에 탑재될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 벤트 유닛(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체(113)의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 전지셀(110)에서 양극 단자(111)로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면 도 2의 접속 플레이트(150) 등을 통해 다른 전지셀(110)나 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 전지셀(110)이 심한 폭발이나 화재가 발생할 경우, 적어도 일부가 뜯겨지거나, 전지 캔(112)으로부터 외부로 탈리되어, 전지 캔(112)이 개방될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전지셀(110) 각각은, 각각이 내부 압력이 소정 압력 이상으로 높아질 경우, 상기 내부 압력에 의해 내부 물질이 외부로 분출되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 내부 물질은, 전지셀(110) 내부에서 발생된 가스, 및 화염일 수 있다. 상기 내부 물질)은, 예를 들면, 전극 조립체의 파편, 및 전해액 등일 수 있다. 예를 들면, 상기 벤트 유닛(C2)은, 전지셀(110)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내부 압력이 소정 수준 이상으로 증가하는 경우, 상기 벤트 유닛(C2)의 형태가 변형(파단)되어, 전지 캔(112) 내부의 가스를 탑 캡(C1)의 개구(D)를 통해 외부로 배출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 내부 압력의 소정 수준은, 2 기압 이상일 수 있다.
더욱이, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 벤트 유닛(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 벤트 유닛(C2)의 형상이 역전되면, 벤트 유닛(C2)과 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 벤트 유닛(C2)과 전극 조립체(116) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 원통형 전지셀(110)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 2에 원통형 전지셀(110)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 특정한 형태의 원통형 전지셀(110)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 전지셀(110)이 본 발명에 따른 배터리 팩(100)에 채용될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 셀 프레임(120)은, 제1 프레임(121) 및 제2 프레임(122)을 구비할 수 있다. 상기 제1 프레임(121) 및 상기 제2 프레임(122)은 서로 대면하는 측부가 서로 결합될 수 있다. 상기 셀 프레임(120)은, 상기 복수의 전지셀(110)을 내부에 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 프레임(121) 및 제2 프레임(122) 각각은 상기 복수의 전지셀(110)의 일부분이 삽입되도록 구성된 복수의 중공(O)이 형성될 수 있다. 상기 셀 프레임(120)은, 상기 내부 물질이 적어도 일 방향으로 배출되게 상기 복수의 전지셀(110)을 수납하도록 구성될 수 있다. 상기 셀 프레임(120)은, 복수의 노출구(125)가 구비될 수 있다. 상기 복수의 노출구(125) 각각은, 복수의 전지셀(110) 각각의 전극 단자(111)가 외부로 노출될 수 있도록 상기 셀 프레임(120)의 일부분이 천공되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2, 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(121)의 좌측면 및 상기 제2 프레임(122)의 우측면 각각에 복수의 노출구(125)가 구비될 수 있다.
또한, 다시 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 적어도 하나 이상의 상기 가이드 커버(130)는, 상기 복수의 전지셀(110)의 적어도 일측을 커버하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 복수의 전지셀(110) 각각의 벤트 유닛(C2)이 위치한 일측부를 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 가이드 커버(130)는, 상기 복수의 전지셀(110)이 수용된 상기 셀 프레임(120)의 복수의 노출구(125)를 커버하도록 구성될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 도 1의 C-C' 선을 따라 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
다시 도 1, 도 5 및 도 6과 함께, 도 7을 참조하면, 상기 가이드 커버(130)는, 적어도 일부분이 상기 셀 프레임(120)과 소정 거리로 이격되어 이동 통로(P)를 형성하도록 구성될 수 있다. 상기 이동 통로(P)는, 상기 복수의 전지셀(110) 각각으로부터 배출된 상기 내부 물질(S)이 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에서와 같이, 상기 가이드 커버(130)는, 일부분이 상기 셀 프레임(120)의 좌측면과 소정 간격으로 이격되어 가스나 화염이 이동할 수 있는 이동 통로(P)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 가이드 커버(130)는, 예를 들면, 나일론 및 유리 섬유 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 가이드 커버(130)는, 폴리 아마이드(75wt.%)와 유리 섬유(25wt.%)가 서로 혼합된 소재를 구비할 수 있다. 또는, 상기 가이드 커버(130)는, 운모 소재를 구비할 수 있다. 상기 가이드 커버(130)는, 운모(mica) 시트를 구비할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 저면 사시도이다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 팩 하우징(140)은, 상기 셀 프레임(120)을 내부에 수용하는 수용 공간을 가질 수 있다. 상기 팩 하우징(140)은, 상기 복수의 전지셀(110) 각각으로부터 배출된 내부 물질(S)이 외부로 배출될 수 있도록 구성된 배출부(141)를 구비할 수 있다. 상기 배출부(141)는 상기 팩 하우징(140)의 외벽의 일부분일 수 있다. 또한, 상기 배출부(141)는, 상기 이동 통로(P)의 말단과 대면하는 상기 팩 하우징(140)의 일부분에 구비될 수 있다. 상기 배출부(141)는, 예를 들면, 팩 하우징(140)의 하부에 형성될 수 있다. 상기 팩 하우징(140)은, 상기 배출부(141)가 복수개 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 팩 하우징(140)의 하부에는, 8개의 배출부(141)가 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 그러나, 팩 하우징(140)의 배출부(141)가 반드시 이러한 형태로만 형성되는 것은 아니고, 상기 이동 통로(P)의 말단과 대면하는 부분이라면 어디든 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 배출부(141)는 소정 간격으로 이격된 형태가 아니고 전후 방향으로 길게 연장되어 서로 연결된 형태를 가질 수 있다.
그리고, 상기 팩 하우징(140)은, 상기 내부 물질(S)에 의해 천공되도록 구성된 배출부(141)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 배출부(141)는, 소정 온도 이상의 가스나, 화염에 의해 일부분이 용융되어 천공되도록 구성될 수 있다. 상기 소정 온도는 예를 들면, 섭씨 310도 이상일 수 있다. 또한, 상기 배출부(141)는 상기 팩 하우징(140) 내부에 소정 압력 이상으로 내압이 발생될 경우, 천공되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 배출부(141)는, 상기 팩 하우징(140)의 내압이 2 기압 이상일 경우, 천공되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 팩 하우징(140)은, 폴리 카보네이트 소재를 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 가이드 커버(130)와 배출부(141)가 구비된 팩 하우징(140)을 포함함으로써, 복수의 전지셀(110)의 이상 거동(열폭주, 폭발)등으로 인해 내부 물질(S)이 배출될 경우, 배출된 내부 물질(S)(가스, 화염 등)이 설정된 이동 통로(P)를 따라 이동하고, 이동 통로(P)의 말단에 위치한 상기 팩 하우징(140)의 배출부(141)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 발생된 고온의 가스와 화염이 이동 통로(P)를 통해 의도한 방향으로 이동될 수 있어, 배터리 팩(100)의 내부의 다른 부품들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 고온의 가스와 화염이 배터리 팩(100)과 인접한 외부 장치나 사용자에게 피해가 최소화할 될 수 있는 위치로 배출될 수 있도록 구성시키는 것이 가능하므로, 배터리 팩(100)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
다시 도 7, 및 도 8을 참조하면, 상기 배출부(141)는, 상기 팩 하우징(140)의 일부분이 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성된 부분일 수 있다. 예를 들면, 상기 배출부(141)는, 외벽의 두께는 0.5 mm 내지 1 mm일 수 있다. 상기 배출부(141)의 인접한 다른 부분의 외벽의 두께는 약 3 mm일 수 있다. 즉, 상기 배출부(141)는, 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은, 외벽의 두께가 얇게 형성됨으로써, 고온의 가스나 화염에 의해 인접한 다른 부분에 비해 먼저 용융되고, 용융된 부분이 외부로 유실되어 개구가 형성될 수 있다. 상기 배출부(141)는 형성된 개구를 통해 내부 물질(S)(가스, 화염)이 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 팩 하우징(140)의 일부분이 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성된 배출부(141)를 구비함으로써, 추가적인 별도의 부재나 제어 없이도, 상기 복수의 전지셀(110)의 열폭주나 폭발에 의해 배출된 고온의 가스나 화염에 의해 스스로 천공되어, 내부 물질(S)을 효과적으로 외부로 배출시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 추가 부품 없이도 복수의 전지셀(110)의 열폭주나 화재, 및 폭발 등에 대한 안전성을 높일 수 있다. 궁극적으로, 배터리 팩(100)의 제조 비용을 줄일 수 있다.
다시 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 셀 프레임(120)은, 스크린 리브(123)가 구비될 수 있다. 상기 스크린 리브(123)는, 상기 복수의 전지셀(110)로부터 배출된 내부 물질(S)이 상기 배출부(141)가 위치한 방향과 반대 방향으로 이동하는 것을 저지하도록 구성될 수 있다. 상기 스크린 리브(123)는, 상기 가이드 커버(130)의 외주부를 감싸도록 돌출된 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 스크린 리브(123)는, 상기 배출부(141)와 대면하는 상기 가이드 커버(130)의 단부(하단부)를 제외한 상기 가이드 커버(130)의 나머지 외주면을 감싸도록 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스크린 리브(123)는, 상기 셀 프레임(120)의 좌측단 및 우측단 각각에 형성될 수 있다. 우측단에 형성된 상기 스크린 리브(123)는, 우측에 구비된 상기 가이드 커버(130B)의 상단, 후단, 및 전단을 커버하도록 복수개 형성될 수 있다. 좌측단에 형성된 상기 스크린 리브(123)는, 좌측에 구비된 상기 가이드 커버(130A)의 상단, 후단, 및 전단을 커버하도록 복수개 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드 커버(130)는, 상기 스크린 리브(123)와 대면하도록 위치된 절곡부(132)가 구비될 수 있다. 상기 가이드 커버(130)는 상기 복수의 전지셀(110)의 일측을 커버하도록 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 절곡부(132)는 상기 가이드 커버(130)의 플레이트 형상의 외주부로부터 내측 방향(전지셀(110)이 위치한 방향)으로 절곡된 형태로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 절곡부(132)는, 상기 복수의 전지셀(110)로부터 배출된 내부 물질(S)이 상기 가이드 커버(130)의 상부, 전방, 및 후방으로 이동하지 않고, 하부로 이동될 수 있도록 내부 물질(S)의 이동을 가이드 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에서와 같이, 우측에 위치한 상기 가이드 커버(130B)의 상단, 전단, 및 후단에는 상기 전지셀(110)이 위치한 내측 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡부(132)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 6에서와 같이, 좌측에 위치한 상기 가이드 커버(130A)의 상단, 전단, 및 후단에는 상기 전지셀(110)이 위치한 내측 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡부(132)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 셀 프레임(120)에는 스크린 리브(123)가 형성되고, 상기 가이드 커버(130)에는 절곡부(132)가 구비됨으로써, 상기 복수의 전지셀(110) 중, 어느 하나에서 열폭주로 인한 가스 폭발, 및 화재 등이 발생될 경우, 전지셀(110) 외부로 배출된 내부 물질(S)(가스, 화염)이 상기 셀 프레임(120)의 스크린 리브(123)와 상기 가이드 커버(130)의 절곡부(132)에 의해 상기 팩 하우징(140)의 배출부(141)를 향해 이동될 수 있다. 이에 따라, 고온의 가스나 화염 등이 의도된 위치로 이동 및 배출될 수 있어, 배터리 팩(100) 내부의 다른 부품들의 손상을 줄이고, 배터리 팩(100)과 가까이 위치한 외부 장치, 및 사용자 등에게 고온의 가스나 화염이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절단된 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
다시 도 8과 함께 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 도 7의 배터리 팩(100)과 비교하여, 배출부(141)가 소정 온도 이상에서 용융되는 소재(141a)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 도 9의 배터리 팩(100)의 팩 하우징(140)에 구비된 배출부(141)는, 적어도 일부분에 소정 온도 이상에서 용융되는 소재(141a)를 구비할 수 있다. 상기 소재는, 소정 온도 이상에서 용융되는 금속일 수 있다. 예를 들면, 상기 소재는, 녹는점이 약 섭씨 327도인 납(pb), 녹는점이 약 섭씨 420도인 아연(Zn), 및 녹는점이 약 섭씨 450도인 텔루늄 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 소정 온도는, 섭씨 327도 이상일 수 있다.
즉, 상기 배출부(141)는, 상기 팩 하우징(140) 내부가 소정 온도 이상으로 상승할 경우, 또는 상기 배출부(141)가 고온의 가스와 화염과 접촉할 경우, 적어도 일부분이 용융되어 천공되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 소정 온도 이상에서 용융되는 소재(141a)를 구비함으로써, 고온의 가스와 화염이 발생될 경우, 상기 팩 하우징(140)의 배출부(141)가 용융되면서 천공되어, 상기 고온의 가스와 화염이 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩(100)은, 발생된 고온의 가스와 화염이 팩 하우징(140)의 의도한 부분 및 방향으로 배출될 수 있어, 고온의 가스와 화염이 배터리 팩(100)과 인접한 외부 장치나 사용자에게 피해가 최소화될 수 있다. 궁극적으로, 본 발명의 배터리 팩(100)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 구성들을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 11은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 절단된 일부 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
다시 도 2와 도 3과 함께, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 도 10의 배터리 팩은, 도 2의 배터리 팩(100)의 구성들과 비교할 경우, 커버 필름(160)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 커버 필름(160)은, 상기 복수의 전지셀(110)의 상기 내부 물질(S)이 배출되는 일측을 커버하도록 구성될 수 있다. 상기 커버 필름(160)은, 상기 복수의 전지셀(110)의 일측을 커버하도록 상하 전후 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 커버 필름(160)은, 상기 접속 플레이트(150)의 외면에 부가될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버 필름(160)은, 상기 접속 플레이트(150)의 외면에 부착될 수 있다. 또는, 상기 커버 필름(160)은, 상기 셀 프레임(120)의 상기 접속 플레이트(150)가 탑재되는 부분과 대응되는 크기를 가질 수 있다. 상기 커버 필름(160)은, 상기 셀 프레임(120)의 노출구를 커버하도록 구성될 수 있다.
상기 커버 필름(160)은, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 상기 커버 필름(160)은, 예를 들면, 폴리에틸렌 필름일 수 있다. 상기 커버 필름(160)은, 상기 가이드 커버(130)와 상기 셀 프레임(120) 사이의 이격된 공간에 위치할 수 있다. 즉, 상기 커버 필름(160)은, 상기 이동 통로(P) 안에서 상기 복수의 전지셀(110)이 위치한 내측에 구비될 수 있다.
또한, 상기 커버 필름(160)은, 상기 복수의 전지셀(110) 중, 어느 하나에서 고온의 가스나 화염이 분출될 경우, 일부분이 파열되어 천공되도록 구성될 수 있다. 반대로, 상기 커버 필름(160)은, 상기 복수의 전지셀(110) 중, 화재나, 가스 폭발이 발생되지 않은 전지셀(110)과 대면하고 있는 부분은 천공되지 않을 수 있다. 즉, 상기 커버 필름(160)은, 상기 복수의 전지셀(110)의 벤트 유닛(C2)이 형성된 일측과 대면하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 커버 필름(160)을 관통한 고온의 가스나 화염은, 상기 이동 통로(P)를 따라 이동할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 전지셀(110)의 상기 내부 물질(S)이 배출되는 일측을 커버하도록 구성됨으로써, 상기 복수의 전지셀(110) 중, 어느 하나에서 고온의 가스나 화염이 분출될 경우, 상기 고온의 가스나 화염이 상기 이동 통로(P)로 이동할 수 있게 일부분이 파열될 수 있다. 그리고, 본 발명의 상기 커버 필름(160)은, 상기 이동 통로(P)를 통해 이동 중인 고온의 가스나 화염이 상기 복수의 전지셀(110) 중, 화재나 폭발이 발생되지 않은 나머지 다른 전지셀(110)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 궁극적으로, 배터리 팩(100)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 셀 프레임(120)은, 적어도 하나 이상의 구획 리브(124)를 구비할 수 있다. 상기 구획 리브(124)는, 상기 복수의 전지셀(110) 중, 어느 하나 이상에서 가스 폭발 내지 화재가 발생될 경우, 다른 전지셀(110)로 고온의 가스나 화염이 이동되는 것으로 저지할 수 있다. 그리고, 발생된 상기 가스와 화염은, 상기 구획 리브(124)에 의해 배출부(141)가 위치한 하부 방향으로 이동되도록 유도될 수 있다. 상기 구획 리브(124)는, 상기 가이드 커버(130)를 향해 돌출된 형태를 가질 수 있다. 상기 구획 리브(124)는, 상기 이동 통로(P)를 따라 연장될 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 셀 프레임(120)의 우측면에는 3개의 구획 리브(124)가 구비되고, 좌측면에는 3개의 구획 리브(124)가 구비될 수 있다. 상기 6개의 구획 리브(124)는, 상하 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 가이드 커버(130)를 향해 돌출되고 상기 이동 통로(P)를 따라 연장된 적어도 하나 이상의 구획 리브(124)가 구비함으로써, 상기 이동 통로(P)를 통해 이동 중인 고온의 가스나 화염이 상기 복수의 전지셀(110) 중, 화재나 폭발이 발생되지 않은 나머지 다른 전지셀(110)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 궁극적으로, 배터리 팩(100)의 안전성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 12는, 본 발명의 또 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩의 가이드 커버의 모습을 개략적으로 나타내는 좌측면도이다.
도 7과 함께 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 가이드 커버(130)는, 도 5의 가이드 커버(130)와 비교할 경우, 가이드 리브(131)를 더 구비할 수 있다. 또 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 도 1의 배터리 팩(100)의 그외 나머지 구성들과 동일할 수 있다.
구체적으로, 도 12의 가이드 커버(130)는, 복수의 가이드 리브(131)가 구비될 수 있다. 상기 가이드 리브(131)는, 상기 전지셀(110)로부터 배출된 내부 물질(S)의 이동 방향을 일 방향으로 전환하도록 구성될 수 있다. 상기 가이드 리브(131)는, 상기 복수의 전지셀(110) 중 적어도 일부와 마주보는 일면에 형성되도록 구성될 수 있다. 상기 가이드 커버(130)는, 상기 가이드 리브(131)를 적어도 하나 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 가이드 리브(131)는, 상기 복수의 전지셀(110) 중, 내부 물질(S)이 배출되는 일측과 대응하도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 가이드 리브(131)는, 상기 전지셀(110)로부터 분출된 내부 물질(S)이 상기 배출부(141)가 위치한 방향으로 이동 방향을 전환할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 가이드 리브(131)는, 좌측에서 바라볼 경우, 하부가 개방된 원호 형상을 가질 수 있다. 상기 가이드 리브(131)의 하부가 개방된 원호 형상은, 상기 전지셀(110)로부터 분출된 가스와 화염이 상기 원호 형상에 의해 하부로 이동 방향이 전환될 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 커버(130)는, 12개의 가이드 리브(131)가 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 가이드 커버(130)에 상기 전지셀(110)로부터 배출된 내부 물질(S)의 이동 방향을 일 방향으로 전환하도록 구성된 가이드 리브(131)가 구비됨으로써, 상기 전지셀(110)로부터 분출된 내부 물질(S)이 상기 배출부(141)가 위치한 방향으로 이동 방향을 전환할 수 있도록 유도할 수 있는 바, 도 1의 배터리 팩(100)과 비교하여, 분출된 가스나 화염이 상기 배출부(141)를 향해 이동하도록 더욱 효과적으로 제어할 수 있다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 다른 가이드 커버의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 7과 함께 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, BMS 모듈(170)을 더 포함할 수 있다. 상기 BMS 모듈(170)은, 상기 복수의 전지셀(110)의 충방전을 제어하도록 구성될 수 있다. 그외, 상기 배터리 팩(100)은, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(100)은 둘 이상의 가이드 커버(130)를 구비할 수 있다. 상기 둘 이상의 가이드 커버(130) 중, 어느 하나의 가이드 커버(130)에는, BMS 모듈(170)이 탑재되는 BMS 탑재부가 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 BMS 모듈(170)은, 상기 가이드 커버(130)의 상기 복수의 전지셀(110)과 마주보는 일측에 반대편인 타측에 형성된 BMS 탑재부(136)에 탑재될 수 있다.
또한, 상기 가이드 커버(130)는, 복수의 전지셀(110)과 마주보는 일측에 보강부(135)가 구비도리 수 있다. 상기 보강부(135)는, 상기 가이드 커버(130)의 일측면에 일부분이 나머지 부분보다 상대적으로 두껍게 형성된 부분일 수 있다. 즉, 상기 보강부(135)는, 상기 가이드 커버(130)의 일측면에서 상기 복수의 전지셀(110)을 향해 융기된 일부분일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, BMS 모듈(170)이 탑재되는 가이드 커버(130)에 보강부(135)가 구비됨으로써, 셀 프레임(120)에 탑재된 복수의 전지셀(110)이 폭발 내지 화재가 발생될 경우에 상기 가이드 커버(130)에 의해 상기 BMS 모듈(170)이 발생된 가스와 화염에 노출되는 것을 피할 수 있고 고온의 가스와 화염으로부터 열의 전달을 최소화할 수 있어, BMS 모듈(170)이 손상되거나 오작동을 일으키는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 휠체어(미도시)는 상술한 배터리 팩(100)을 적어도 하나 이상 포함한다. 여기서, 전동 휠체어는, 전동 모터가 구동하는 힘으로 바퀴를 회전 이동할 수 있는 휠체어를 의미한다. 상기 전동 휠체어는, 복수의 배터리 팩(100)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 팩 장착 케이스를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 팩 장착 케이스는, 상기 전동 휠체어의 의자 부분의 아래에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 상술한 배터리 팩(100)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 자동차는, 복수의 배터리 팩(100)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 장착부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리 팩(100)은, 차체에 탑재될 수 있다. 예를 들면, 상기 자동차는, 배터리 팩(100)의 전원을 전동모터에 공급하는 것으로 이동 힘을 발생되고, 이러한 이동 힘을 사용해 이동하는 장치 모두를 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 자동차는, 전기 자동차, 전동 바이크, 전기 자전거, 또는 전동 킥보드 등일 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.
100: 배터리 팩 110: 전지셀
120: 셀 프레임 121, 122: 제1 프레임, 제2 프레임
130, 130a, 130b: 가이드 커버 140: 팩 하우징
141: 배출부 P: 이동 통로
123: 스크린 리브 132: 절곡부
141a: 용융되는 소재 150: 접속 플레이트
160: 커버 필름 124: 구획 리브
131: 가이드 리브 170: BMS 모듈
135: 보강부 136: BMS 탑재부

Claims (10)

  1. 각각이 내부 압력이 소정 압력 이상으로 높아질 경우, 상기 내부 압력에 의해 내부 물질이 외부로 분출되도록 구성된 복수의 전지셀;
    상기 내부 물질이 적어도 일 방향으로 배출되게 상기 복수의 전지셀을 수납하도록 구성된 셀 프레임;
    상기 복수의 전지셀의 적어도 일측을 커버하도록 구성되고, 적어도 일부분이 상기 셀 프레임과 소정 거리로 이격되어 상기 내부 물질이 이동하는 이동 통로를 형성하도록 구성된 적어도 하나 이상의 가이드 커버; 및
    상기 셀 프레임을 내부에 수용하는 수용 공간을 가지고, 상기 이동 통로의 말단과 대면하는 일부분이 상기 내부 물질에 의해 천공되도록 구성된 배출부가 구비된 팩 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 팩 하우징의 일부분이 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 셀 프레임은,
    상기 가이드 커버의 외주부를 감싸도록 돌출된 스크린 리브가 형성되고,
    상기 가이드 커버는,
    상기 스크린 리브와 대면하고 외주부로부터 내측 방향으로 절곡된 형태로 연장된 절곡부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는, 소정 온도 이상에서 용융되는 소재를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 통로에 구비되고 상기 복수의 전지셀의 상기 내부 물질이 배출되는 일측을 커버하도록 연장된 커버 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셀 프레임은,
    상기 가이드 커버를 향해 돌출되고 상기 이동 통로를 따라 연장된 적어도 하나 이상의 구획 리브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 커버는,
    상기 복수의 전지셀 중 적어도 일부와 대응되는 위치에 형성되고, 상기 전지셀로부터 배출된 내부 물질의 이동 방향을 일 방향으로 전환하도록 구성된 가이드 리브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 상기 복수의 전지셀의 충방전을 제어하도록 구성된 BMS 모듈을 더 포함하고,
    상기 BMS 모듈을 상기 가이드 커버의 상기 복수의 전지셀과 마주보는 일측에 반대편인 타측에 탑재하고,
    상기 가이드 커버는, 상기 복수의 전지셀과 마주보는 일측에 일부분이 나머지 부분보다 상대적으로 두껍게 형성된 보강부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020210003198A 2021-01-11 2021-01-11 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차 KR20220101319A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210003198A KR20220101319A (ko) 2021-01-11 2021-01-11 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차
CN202280008277.1A CN116745982A (zh) 2021-01-11 2022-01-04 电池组、电动轮椅及车辆
PCT/KR2022/000097 WO2022149831A1 (ko) 2021-01-11 2022-01-04 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차
US18/034,313 US20240006711A1 (en) 2021-01-11 2022-01-04 Battery pack, electric wheelchair, and vehicle
EP22736808.1A EP4243180A1 (en) 2021-01-11 2022-01-04 Battery pack, electric wheelchair, and vehicle
JP2023531091A JP2023551230A (ja) 2021-01-11 2022-01-04 バッテリーパック、電動車椅子及び自動車

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210003198A KR20220101319A (ko) 2021-01-11 2021-01-11 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220101319A true KR20220101319A (ko) 2022-07-19

Family

ID=82358046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210003198A KR20220101319A (ko) 2021-01-11 2021-01-11 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240006711A1 (ko)
EP (1) EP4243180A1 (ko)
JP (1) JP2023551230A (ko)
KR (1) KR20220101319A (ko)
CN (1) CN116745982A (ko)
WO (1) WO2022149831A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5709908B2 (ja) * 2013-01-11 2015-04-30 三菱重工業株式会社 組電池カバー、電池モジュール、及び電池システム
JP6245105B2 (ja) * 2014-07-31 2017-12-13 株式会社Ｇｓユアサ 電源モジュール
JP6606907B2 (ja) * 2015-07-30 2019-11-20 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
KR102248229B1 (ko) * 2018-01-15 2021-05-03 주식회사 엘지화학 가스 배출 구조가 형성된 배터리 모듈
DE102018104339A1 (de) * 2018-02-26 2019-08-29 Metabowerke Gmbh Akkupack sowie Elektrohandwerkzeuggerät
RU2685744C1 (ru) 2018-04-23 2019-04-23 Родион Николаевич Юрьев Способ расшифровки дефектограмм и оцифрованных сигналов исследования твёрдых тел

Also Published As

Publication number Publication date
CN116745982A (zh) 2023-09-12
EP4243180A1 (en) 2023-09-13
US20240006711A1 (en) 2024-01-04
WO2022149831A1 (ko) 2022-07-14
JP2023551230A (ja) 2023-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7434556B2 (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
KR20210134165A (ko) 개선된 고정 구조 및 가스 배출 구조를 갖는 배터리 팩, 그리고 이를 포함하는 전자 디바이스 및 자동차
KR20190001408A (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
EP4350870A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
KR20220101319A (ko) 배터리 팩, 전동 휠체어, 및 자동차
KR20220100465A (ko) 배터리 팩, 전력 저장 장치, 및 자동차
KR20210134164A (ko) 배터리 팩, 그것을 포함하는 전자 디바이스, 및 자동차
EP4164040A1 (en) Battery module, battery pack, and vehicle including same
EP4216355A1 (en) Battery module and battery pack comprising same
US20230124945A1 (en) Battery module, battery pack, and vehicle
US20230155241A1 (en) Battery module, battery pack, and vehicle including same
US20240136649A1 (en) Battery module and battery pack including the same
EP4276997A1 (en) Battery module with improved safety
EP4216354A1 (en) Battery module, battery pack, and vehicle comprising same
KR101416851B1 (ko) 이차 전지
US20230411781A1 (en) Battery module and battery pack with improved safety
KR20230091784A (ko) 안전성이 향상된 배터리 모듈
KR20240039485A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치
KR20230013978A (ko) 안전성이 향상된 배터리 모듈
KR20220163202A (ko) 배터리 팩, 및 그것을 포함하는 자동차
KR20240003516A (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20240014959A (ko) 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
CA3213555A1 (en) Battery module with improved safety
KR20240051647A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
CN116848712A (zh) 具有提高的安全性的电池模块

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination