KR20220118636A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20220118636A
KR20220118636A KR1020210022289A KR20210022289A KR20220118636A KR 20220118636 A KR20220118636 A KR 20220118636A KR 1020210022289 A KR1020210022289 A KR 1020210022289A KR 20210022289 A KR20210022289 A KR 20210022289A KR 20220118636 A KR20220118636 A KR 20220118636A
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bus bar
cover
battery
battery modules
battery pack
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KR1020210022289A
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김호연
이강구
전해룡
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에스케이온 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 다수의 배터리 모듈, 상기 다수의 배터리 모듈 중 어느 두 개의 상기 배터리 모듈에 결합되어 상기 두 개의 배터리 모듈에 구비되는 단자를 상호 연결하는 버스바, 및 상기 버스바가 수용되는 수용 공간을 제공하며 상기 두 개의 배터리 모듈에 고정 체결되어 상기 버스바의 유동을 억제하는 단락 방지 커버를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 대한 것이다.
최근, 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 배터리 팩이 개발되고 있다. 이러한 고출력 배터리 팩은 고전력을 필요로 하는 기기, 예를 들어 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수의 배터리 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량으로 구현되고 있다.
종래의 배터리 팩은 다수의 배터리 모듈들이 버스바를 통해서만 결합되어 있어, 어느 하나의 배터리 모듈에서 화염이 발생하는 경우, 화염으로 인해 버스바에 유동이 발생하여 버스바가 주변의 다른 구조물과 접촉할 수 있다는 개연성이 있다. 이 경우, 단락으로 인해 추가적인 화염 또는 폭발이 발생될 수 있다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 배터리 팩 내부에서 화염 발생 시 단락으로 인하여 추가적인 문제가 발생되는 것을 억제할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 다수의 배터리 모듈, 상기 다수의 배터리 모듈 중 어느 두 개의 배터리 모듈에 결합되어 상기 두 개의 배터리 모듈에 구비되는 단자를 상호 연결하는 버스바, 및 상기 버스바가 수용되는 수용 공간을 제공하며 상기 두 개의 배터리 모듈에 고정 체결되어 상기 버스바의 유동을 억제하는 단락 방지 커버를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 단락 방지 커버는, 상기 버스바가 안착되는 제1 커버 및 상기 제1 커버에 결합되어 상기 수용 공간을 완성하는 제2 커버를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제1 커버는, 적어도 일부가 상기 버스바와 상기 두 개의 배터리 모듈 사이에 배치되는 수용부 및 상기 수용부에서 연장되며 상기 두 개의 배터리 모듈 사이에 삽입 배치되는 고정부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 수용부는, 상기 버스바의 하면과 3개의 측면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 버스바와 상기 수용부를 순차적으로 관통하며 상기 단자에 체결되어 상기 버스바와 상기 단자를 전기적으로 연결하는 버스바 체결 부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배터리 모듈들을 수용하는 팩 케이스와, 상기 배터리 모듈을 상기 팩 케이스에 고정 체결하는 모듈 체결 부재를 더 포함하며, 상기 모듈 체결 부재는 상기 버스바의 하면과 대면하도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 모듈 체결 부재는, 상기 제1 커버와 상기 배터리 모듈을 순차적으로 관통한 후 상기 팩 케이스에 결합될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제2 커버는, 상기 수용부에 결합되며 상기 버스바의 상면과 대면하도록 배치되는 결합부 및 상기 결합부에서 연장되며 상기 수용부의 외부로 노출되는 상기 버스바의 측면과 대면하도록 배치되는 차단부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 제2 커버는, 상기 결합부와 상기 차단부 사이의 끼인 각이 둔각으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 차단부는, 상기 결합부에서 멀어질수록 상기 제1 커버와의 이격 거리가 증가할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 절연 커버 내에 화염이나 가스가 발생하는 경우, 상기 화염이나 상기 가스는 상기 제2 커버에 의해 상기 버스바 상부 방향으로의 확산이 차단될 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 절연 커버는, 실리콘 시트의 일면에 운모 시트를 접착한 재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 모듈에서 화염이 발생되는 경우, 버스바의 유동으로 인해 배터리 팩 내부 회로에 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1의 부분 분해 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 단락 방지 커버를 확대하여 도시한 사시도.
도 5는 도 4에서 제2 커버를 생략하고 도시한 사시도.
도 6은 도 4의 분해 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 배터리 팩의 평면도.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
예컨대, 본 명세서에서 상측 상부, 하측, 하부, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 부분 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 팩 케이스(1a), 복수의 배터리 모듈(10), 버스바(20), 그리고 단락 방지 커버(50)를 포함할 수 있다.
팩 케이스(1a)는 다른 구성 요소들을 내부에 수용하는 수용 공간을 제공할 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 배터리 모듈(10)에 하부에만 부분적으로 팩 케이스(1a)를 도시하였으나, 팩 케이스(1a)는 배터리 모듈들(10) 전체를 감싸는 형태로 마련될 수 있다. 따라서 팩 케이스(1a)에는 다수의 배터리 모듈(10)이 체결될 수 있다.
배터리 모듈들(10)은 각각 육면체 형상을 가지며, 일방향을 따라서 나란하게 배치될 수 있다. 각 배터리 모듈(10)은 충전 및 방전이 가능한 리튬 이차전지 또는 니켈-수소 이차전지 등의 이차전지를 포함할 수 있다.
각 배터리 모듈(10)은 일측에 단자(15)가 구비될 수 있다. 단자(15)는 전기적인 연결을 위해 배터리 모듈(10)의 외부로 노출 배치되는 도전성 부재로, 배터리 모듈(10)의 내부 요소들과 전기적으로 연결될 수 있다.
단자(15)는 배터리 모듈(10)이 안착되는 배터리 팩(1)의 바닥면과 나란하게 배치될 수 있다. 단자(15)는 하면이 배터리 모듈(10)의 케이스에 의해 지지될 수 있으며, 단자(15)의 상면은 배터리 모듈(10)의 외부로 개방될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단자(15)는 양극 단자(15a) 및 음극 단자(15b)를 포함할 수 있다. 양극 단자(15a) 및 음극 단자(15b)는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 단자(15)가 도전성을 갖는 편평한 판(plate) 형태로 형성된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며 블록 형태로 단자를 형성하는 등 후술되는 버스바(20)와 단락 방지 커버(50)가 결합될 수만 있다면 다양한 형태로 변형될 수 있다.
단자(15)에는 후술되는 버스바(20)가 결합될 수 있다. 또한 단자(15)의 내부에는 버스바 체결 부재(92)가 삽입되는 결합 구멍(16)이 구비될 수 있다.
버스바 체결 부재(92)는 볼트나 나사와 같은 부재가 이용될 수 있으며, 버스바(20)와 수용부(51)를 순차적으로 관통하며 및 단자(15)에 체결될 수 있다. 따라서 버스바(20)는 버스바 체결 부재(92)에 의해 단자(15)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 배터리 모듈(10)은 일측에는 체결부(30)가 구비될 수 있다.
체결부(30)는 배터리 모듈(10)을 팩 케이스(1a)에 고정 체결하기 위해 구비될 수 있으며, 볼트와 같은 모듈 체결 부재(91)가 관통 결합되는 관통 구멍(31)을 구비할 수 있다. 이에 모듈 체결 부재(91)는 체결부(30)에 형성된 관통 구멍(31)을 관통한 후, 팩 케이스(1a)나 배터리 팩(1)이 설치되는 구조물에 체결될 수 있으며, 배터리 모듈(10)은 모듈 체결 부재(91)를 통해 팩 케이스(1a)에 고정 체결될 수 있다.
본 실시예에서 체결부(30)는 배터리 모듈(10)의 측면 모서리 부분에 각각 배치될 수 있다. 본 실시예에서 배터리 모듈(10)이 직육면체 형상으로 형성되므로, 하나의 배터리 모듈(10)에 4개의 체결부(30)가 구비될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
단자(15)가 배치되는 배터리 모듈(10)의 일측면을 기준으로, 2개의 체결부(30)는 상기 일측면에서 최대한 이격 배치되며, 이에 2개의 단자(15a, 15b)는 2개의 체결부(30) 사이에서 이격 배치될 수 있다. 예컨대, 2개의 체결부(30)는 2개의 단자(15a, 15b) 외측에 각각 배치될 수 있다.
각각의 체결부(30)는 단자(15)와 인접하게 배치될 수 있다. 또한 체결부(30)는 배터리 모듈(10)을 상호 연결하는 버스바(20)의 하부에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 모듈 체결 부재(91)는 상하 방향을 따라 배터리 모듈(10)에 결합될 수 있다. 이에 모듈 체결 부재(91)의 머리(91a)는 체결부(30)의 상부에 노출 배치되어 버스바(20)의 하면과 마주보도록 배치될 수 있다.
따라서, 버스바(20)와 모듈 체결 부재(91)와의 접촉을 방지하기 위해, 모듈 체결 부재(91)는 버스바(20)와 일정 거리 이격 배치되도록 체결부(30)에 체결될 수 있다.
버스바(20)는 인접하게 배치된 배터리 모듈들(10)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 단락 방지 커버를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 제2 커버를 생략하고 도시한 사시도이며, 도 6은 도 4의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 버스바(20)는 어느 하나의 배터리 모듈(10a)의 단자(15)를 이웃하는 다른 배터리 모듈(10b)의 단자(15)와 연결할 수 있다. 예를 들어, 버스바(20)는 배터리 모듈(10a)의 음극 단자(15b)와, 이웃하는 다른 배터리 모듈(10b)의 양극 단자(15a)에 접촉하여 상기 단자들(15a, 15b)을 전기적/물리적으로 상호 연결할 수 있다.
본 실시예에서는 버스바(20)에 의해 복수의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 배터리 모듈(10)을 병렬로 연결할 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 버스바(20)는 대략 직사각 막대 형상의 도전성 부재로 형성될 수 있다. 따라서 버스바(20)가 단자(15)에 결합되면, 버스바(20)의 하면은 단자(15) 및 모듈 체결 부재(91)와 대면하도록 배치되고 상면은 배터리 모듈(10)의 외부를 향하도록 배치될 수 있다. 또한 버스바(20)의 네 측면 중 적어도 한 측면(도 6의 S1, 이하 제1 측면)은 외부를 향하도록 배치될 수 있다.
하나의 버스바(20)가 두 개의 배터리 모듈(10b, 10a)의 음극 단자(15b)와 양극 단자(15a)를 상호 연결하므로, 버스바(20)는 상기한 음극 단자(15b)와 양극 단자(15a)의 이격 거리에 대응하는 길이로 형성될 수 있다. 또한 버스바(20)는 음극 단자(15b) 또는 양극 단자(15a)의 폭과 같거나 그보다 좁은 폭으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 버스바(20)는 유연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 도 1에 도시된 단락 방지 커버를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 제2 커버를 생략하고 도시한 사시도이며, 도 6은 도 4의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 단락 방지 커버(50)는 배터리 모듈(10)에서 화염 발생 시, 버스바(20)가 다른 구조물과 접촉하여 단락이 발생되는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 또한 인접한 다른 배터리 모듈(10)로 화염이 확산되는 것을 억제하는 기능도 제공할 수 있다. 이를 위해 단락 방지 커버(50)는 버스바(20)가 수용되는 수용 공간(58)을 구비하며, 두 개의 배터리 모듈(10)에 고정 체결될 수 있다.
본 실시예의 단락 방지 커버(50)는 배터리 모듈(10)에 결합되는 제1 커버(50a)와, 제1 커버(50a)에 결합되는 제2 커버(50b)를 포함할 수 있다.
제1 커버(50a)는 배터리 모듈(10)의 단자(15) 상에 안착되어 배터리 모듈(10)에 결합될 수 있다. 본 실시예에서 제1 커버(50a)는 버스바 체결 부재(92)와 모듈 체결 부재(91)에 의해 2개의 배터리 모듈(10a, 10b)에 동시에 체결될 수 있다. 또한 후술되는 고정부(55)를 통해 추가적으로 2개의 배터리 모듈(10a, 10b)에 결합될 수 있다.
제1 커버(50a)는 수용부(51)와 고정부(55)를 포함할 수 있다.
수용부(51)는 버스바(20)가 수용되는 수용 공간(58)을 제공하며 적어도 일부가 버스바(20)와 단자(15) 사이에 삽입 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 수용부(51)는 버스바(20)의 하부면과 3개의 측면을 감싸는 형태로 형성되어 버스바(20)와 배터리 모듈(10) 사이에 배치될 수 있다. 이에 수용부(51)는 버스바(20)의 상면 방향과 버스바(20)의 제1 측면(S1) 방향이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 여기서 제1 측면(S1)은 버스바(20)의 네 측면 중 수용부(51)와 대면하지 않는 측면을 의미할 수 있다.
본 실시예의 배터리 팩(1)은, 단자(15) 상에 제1 커버(50a)를 먼저 배치하고, 제1 커버(50a) 내의 수용 공간(58) 내에 버스바(20)를 배치한 후, 버스바(20)와 단자(15)를 관통하도록 버스바 체결 부재(92)를 배터리 모듈(10)에 체결함으로써 버스바(20)를 배터리 모듈(10)에 결합할 수 있다.
따라서 버스바(20)가 배터리 모듈(10)에 결합되면, 버스바(20)와 배터리 모듈(10) 사이에 배치된 제1 커버(50a)에 의해 버스바(20)와 배터리 모듈(10)은 직접 접촉하지 않게 된다.
한편 전술한 바와 같이, 본 실시예의 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10)의 체결부(30)가 버스바(20)의 하부에 배치된다. 이에 본 실시예의 수용부(51)는 단자(15)와 체결부(30)가 형성하는 외형을 따라 형성될 수 있다. 또한 모듈 체결 부재(91)는 제1 커버(50a)와 배터리 모듈(10)을 순차적으로 관통한 후 팩 케이스(1a)에 결합될 수 있다.
구체적으로, 제1 커버(50a)는 적어도 일부가 배터리 모듈(10)의 체결부(30) 상면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이로 인해 모듈 체결 부재(91)는 제1 커버(50a)를 관통한 후 체결부(30)에 삽입될 수 있으며, 모듈 체결 부재(91)의 머리(91a)는 제1 커버(50a)의 수용 공간(58) 내에 배치될 수 있다. 즉, 제1 커버(50a)는 적어도 일부가 체결부(30)와 모듈 체결 부재(91)의 머리(91a) 사이에 배치될 수 있다.
고정부(55)는 수용부(51)에서 연장되어 2개의 배터리 모듈(10a, 10b) 사이에 배치될 수 있다.
고정부(55)는 하나의 버스바(20)에 의해 상호 연결되는 2개의 배터리 모듈(10a, 10b) 사이에 배치될 수 있으며, 편평한 판의 형태로 형성되어 2개의 배터리 모듈(10a, 10b) 사이에 형성되는 틈에 배치될 수 있다.
본 실시예에서 고정부(55)의 높이(도 6의 H)는 수용부(51)의 높이와 동일하게 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 고정부(55)의 높이는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시예의 고정부(55)는 다양한 방식으로 2개의 배터리 모듈(10a, 10b)에 고정 체결될 수 있다. 예컨대, 고정부(55)는 접착제를 통해 2개의 배터리 모듈(10a, 10b)에 접합될 수 있다. 또한 고정부(55)의 하부에 별도의 구조물을 배치하고 고정부(55)가 상기 구조물에 의해 지지되도록 구성할 수도 있다. 이 경우 고정부(55)는 구조물에 접합되거나 나사 결합될 수 있다. 또한 고정부(55)의 두께를 2개의 배터리 모듈(10a, 10b) 사이에 형성되는 틈보다 크게 형성한 후, 상기 틈에 억지 끼움 결합하여 고정하는 등 단자(15) 측 하부가 붕괴되더라도 단락 방지 커버(50)의 위치를 유지할 수만 있다면 다양한 변형이 가능하다.
제2 커버(50b)는 배터리 모듈(10)에 장착된 제1 커버(50a)에 결합될 수 있다.
제2 커버(50b)는 제1 커버(50a)에 결합되는 결합부(56)와, 결합부(56)에서 연장되는 차단부(57)를 포함할 수 있다.
결합부(56)는 적어도 일부가 제1 커버(50a)에 결합될 수 있으며, 버스바(20)의 상면과 대면하도록 배치될 수 있다.
결합부(56)는 버스바(20)의 상면과 일정 거리 이격 배치되어 제1 커버(50a)에 결합될 수 있다. 따라서 결합부(56)와 버스바(20) 사이에는 빈 공간이 구비될 수 있다.
결합부(56)는 슬라이딩 방식으로 수용부(51)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 수용부(51)에는 결합부(56)가 삽입되는 결합 홈(52)이 구비될 수 있다.
결합 홈(52)은 버스바(20)의 길이 방향 양 단면과 마주보도록 배치되는 부분에 각각 형성될 수 있다.
이에 결합부(56)는 선형의 홈으로 형성되는 각 결합 홈(52)에 양 측면(56a)이 삽입되며 제1 커버(50a)에 슬라이딩 결합될 수 있다.
제2 커버(50b)가 제1 커버(50a)에 견고하게 고정 결합되도록, 제1 커버(50a)와 제2 커버(50b)의 접촉면에는 접착제가 도포될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 커버(50b)가 제1 커버(50a)로부터 쉽게 분리되는 것을 방지할 수만 있다면 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 결합 홈(52) 내에 돌기를 형성하고, 제2 커버(50b)의 측면에 상기 돌기가 삽입되는 홈을 형성하여 제2 커버(50b)가 제1 커버(50a)에 끼움 결합되도록 구성할 수 있다. 또한 나사와 같은 별도의 체결 부재를 이용하여 제2 커버(50b)를 제1 커버(50a)에 체결하는 것도 가능하다.
차단부(57)는 결합부(56)에서 연장되며 버스바(20)의 제1 측면(S1)과 대면하도록 배치될 수 있다. 따라서 차단부(57)는 결합부(56)에서 하방으로 연장 형성되며, 버스바(20)의 제1 측면(S1) 전체와 대면할 수 있는 면적으로 형성될 수 있다.
본 실시예의 제1 커버(50a)는 차단부(57)와 결합부(56)의 끼인각(도 6의 θ)이 둔각으로 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 커버(50a)는 결합부(56)에서 멀어질수록 차단부(57)와 제1 커버(50a)와의 이격 거리가 증가될 수 있다.
차단부(57)가 부분적으로 제1 커버(50a)와 이격 배치됨에 따라, 차단부(57)는 버스바(20)와도 일정 거리 이격 배치될 수 있다.
본 실시예에서 차단부(57)는 버스바(20)의 상면과 제1 측면(S1)을 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라 단락 방지 커버(50) 내에 화염이나 가스가 발생하는 경우, 화염이나 가스는 제2 커버(50b)의 형상을 따라 차단부(57)와 수용부(55) 사이의 틈으로만 배출될 수 있다. 이에 버스바(20) 상부 방향으로의 화염이나 가스가 확산되는 것을 차단할 수 있다.
단락 방지 커버(50)는 화염의 전파를 차단해야 할 수 있는 난연 재료, 불연 재료, 또는 내화 단열 재료로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 단락 방지 커버(50)는 실리콘 또는 운모 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 단락 방지 커버(50)는 실리콘 시트의 일면에 운모 시트를 접착한 재료를 포밍(forming)하여 형성할 수 있다.
실리콘의 경우 운모보다 열전도율이 낮지만 온도 저항도 낮아 실리콘으로만 단락 방지 커버(50)를 형성하는 경우, 고온의 화염에 견디기 어려울 수 있다. 또한 운모만으로 단락 방지 커버(50)를 형성하는 경우, 인접 배터리 모듈(10)로 열전도가 빠르게 진행될 수 있다.
이에 본 실시예에서는 실리콘 시트와 운모시트를 접착하여 단락 방지 커버(50)를 형성한다. 이 경우 운모 시트를 통해 단락 방지 커버(50)의 내열성을 확보할 수 있으며, 실리콘 시트를 통해 인접 배터리 모듈(10)로의 열이 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 커버(50a)와 제2 커버(50b)는 동일한 재질로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 화염의 전파를 효과적으로 차단할 수만 있다면 제1 커버(50a)와 제2 커버(50b)를 서로 다른 재질로 형성하는 것도 가능하다.
도 7은 도 1에 도시된 배터리 팩의 평면도로, 배터리 모듈들의 평면을 나타내기 위해 팩 케이스를 부분적으로 생략하였다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 배터리 팩(1)은 배터리 모듈들(10)이 2열로 배치될 수 있으며, 상기 2개의 열은 배터리 모듈(10)의 단자(15) 배치되는 일측면이 서로 마주보는 형태로 배치될 수 있다.
이 경우, 나란하게 배치되는 배터리 모듈들(10a, 10b)에는 전술한 단락 방지 커버(50)가 용이하게 결합될 수 있다. 반면에 일측면이 마주보도록 배치되는 배터리 모듈들(10a, 10c)의 경우에는 고정부(55)가 삽입될 공간이 없으므로, 전술한 단락 방지 커버(50)를 이용하기 어렵다. 이에 일측면이 마주보도록 배치되는 배터리 모듈들(10a, 10c)에는 변형된 단락 방지 커버(50′)가 결합될 수 있다. 변형된 단락 방지 커버(50')는 전술한 단락 방지 커버(50)와 유사하게 구성되며 고정부가 생략되는 형태로 형성될 수 있다. 또한 모듈 체결 부재(91)가 버스바(20′)의 하부에 배치되지 않을 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 실시예의 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10)에서 화염이 발생되는 경우, 버스바(20)의 유동으로 인해 배터리 팩(1) 내부 회로에 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
배터리 모듈(10)에서 화염이 발생되면, 배터리 모듈(10)의 케이스나 기타 구조물이 열에 의해 용융될 수 있으며, 이에 모듈(10) 케이스의 외부로 확산된 화염은 인접한 다른 배터리 모듈(10)에 영향을 줄 수 있다. 또한 이 과정에서 배터리 모듈(10)의 구조적인 붕괴가 진행됨에 따라 버스바(20)가 배터리 모듈(10)의 케이스나 배터리 팩(1)의 케이스, 다른 배터리 모듈(10)의 단자(15), 또는 기타 구조물과 접촉할 수 있으며, 이에 배터리 팩(1) 내부 회로에 단락이 발생될 수 있다.
이 경우 단락으로 인해 추가적인 화재나 폭발이 발생될 수 있다.
그러나 본 실시예의 배터리 팩(1)은 단락 방지 커버(50)의 내부 공간에 버스바(20)가 수용 배치된다. 또한 단락 방지 커버(50)의 고정부(55)가 배터리 모듈(10)들 사이에 삽입되어 고정되므로 버스바(20)의 하부가 붕괴되더라도 고정부(55)에 의해 단락 방지 커버(50)의 위치가 유지될 수 있다.
따라서 상기한 배터리 모듈(10)의 붕괴로 인해 버스바(20)에 유동이 발생되더라도 단락 방지 커버(50)내에 수용된 상태가 유지되므로 케이스나 주변 구조물과의 접촉이 억제될 수 있다. 이에 단락으로 인해 추가적인 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 실시예의 배터리 팩(1)은 단락 방지 커버(50)가 버스바(20)의 상부와 측면을 둘러 싸는 형태로 배치된다. 따라서 버스바(20)와 단자(15) 사이 또는 버스바(20)와 버스바 체결 부재(92) 사이로 화염이 확산되더라도, 단락 방지 커버(50)를 통해 의해 화염이 수용 공간의 외부로 확산되는 것을 차단할 수 있어 배터리 모듈(10) 간에 화염이 전파되는 것을 최소화할 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 배터리 팩은 커버를 통해 고정부를 외부로부터 보호할 수 있다. 또한 커버를 이용하여 가압 레버나 걸림 돌기의 움직임을 제한할 수 있으므로, 보다 안정적으로 배터리 모듈간의 연결을 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
20: 버스바
50: 단락 방지 커버
51: 수용부
55: 고정부
56: 결합부
57: 차단부

Claims (12)

  1. 다수의 배터리 모듈;
    상기 다수의 배터리 모듈 중 어느 두 개의 배터리 모듈에 결합되어 상기 두 개의 배터리 모듈에 구비되는 단자를 상호 연결하는 버스바; 및
    상기 버스바가 수용되는 수용 공간을 제공하며, 상기 두 개의 배터리 모듈에 고정 체결되어 상기 버스바의 유동을 억제하는 단락 방지 커버;
    를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단락 방지 커버는,
    상기 버스바가 안착되는 제1 커버; 및
    상기 제1 커버에 결합되어 상기 수용 공간을 완성하는 제2 커버;
    를 포함하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 커버는,
    적어도 일부가 상기 버스바와 상기 두 개의 배터리 모듈 사이에 배치되는 수용부; 및
    상기 수용부에서 연장되며 상기 두 개의 배터리 모듈 사이에 삽입 배치되는 고정부;
    를 포함하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수용부는,
    상기 버스바의 하면과 3개의 측면을 감싸는 형태로 형성되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 버스바와 상기 수용부를 순차적으로 관통하며 상기 단자에 체결되어 상기 버스바와 상기 단자를 전기적으로 연결하는 버스바 체결 부재를 더 포함하는 배터리 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 모듈들을 수용하는 팩 케이스와, 상기 배터리 모듈을 상기 팩 케이스에 고정 체결하는 모듈 체결 부재를 더 포함하며,
    상기 모듈 체결 부재는 상기 버스바의 하면과 대면하도록 배치되는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모듈 체결 부재는,
    상기 제1 커버와 상기 배터리 모듈을 순차적으로 관통한 후 상기 팩 케이스에 결합되는 배터리 팩.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제2 커버는,
    상기 수용부에 결합되며 상기 버스바의 상면과 대면하도록 배치되는 결합부; 및
    상기 결합부에서 연장되며 상기 수용부의 외부로 노출되는 상기 버스바의 측면과 대면하도록 배치되는 차단부;
    를 포함하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 커버는,
    상기 결합부와 상기 차단부 사이의 끼인 각이 둔각으로 형성되는 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서, 상기 차단부는,
    상기 결합부에서 멀어질수록 상기 제1 커버와의 이격 거리가 증가하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단락 방지 커버 내에 화염이나 가스가 발생하는 경우, 상기 화염이나 상기 가스는 상기 제2 커버에 의해 상기 버스바 상부 방향으로의 확산이 차단되는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서, 상기 단락 방지 커버는,
    실리콘 시트의 일면에 운모 시트를 접착한 재료로 형성되는 배터리 팩.
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WO2024090937A1 (ko) * 2022-10-26 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 내화 버스바 캡 및 이를 구비한 배터리 팩
WO2024136318A1 (ko) * 2022-12-22 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

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