KR20220141486A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20220141486A
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유형석
김동현
임소은
이형석
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 내장된 복수의 배터리 모듈 간의 충격 및 열전달을 최소화하여 폭발을 방지 또는 축소시키기 위한 배터리 팩을 제공하기 위한 것일 수 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 내장된 복수의 배터리 모듈 간의 충격 및 열전달을 최소화하여 폭발을 방지 또는 축소시키기 위한 배터리 팩에 관한 것이다.
배터리 팩은 전기차 등에서 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 이동 수단 또는 이동 가능한 장치에 활용되기 때문에, 배터리 팩이 적용되는 환경은 배터리 팩에 지속적으로 충격을 전달할 수 있으며, 배터리 팩 자체에서 발생하는 열 또는 주위에서 전달받는 열에 의해 배터리 팩이 폭발하는 사고가 발생할 수 있다.
복수의 배터리 셀(battery cell)이 모여 형성된 배터리 모듈(battery module)을 형성하고, 배터리 팩(battery pack)에는 복수의 배터리 모듈이 내장될 수 있다. 이와 같은 구조는 다수의 배터리 셀을 안전하고 효율적으로 관리하기 위한 것일 수 있다.
배터리 팩에 내장된 복수의 배터리 모듈이 동시 발화할 경우 강한 폭발이 발생하고, 큰 사고로 이어질 수 있다.
따라서, 배터리 팩에 내장된 배터리 모듈 간의 열 또는 진동 같은 충격의 전달을 차단 또는 지연시켜 배터리 팩에서 발생하는 사고를 사전에 차단하거나 사고의 규모를 최소화시킬 필요가 있다.
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 내장된 복수의 배터리 모듈 간의 충격 및 열전달을 최소화하여 폭발을 방지 또는 축소시키기 위한 배터리 팩을 제공하기 위한 것일 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 배터리 팩은,
제1 방향을 따라 정렬되는 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈;
상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 사이에 마련되는 크러시 빔 유니트; 및
상기 제1 배터리 모듈, 상기 제2 배터리 모듈 및 상기 크러시 빔 유니트를 내부에 수용하는 하우징을 포함하고,
상기 크러시 빔 유니트는 상기 제1 배터리 모듈과 대면하는 제1 단열 패드 및 상기 제2 배터리 모듈과 대면하는 제2 단열 패드를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 단열 패드 또는 상기 제2 단열 패드는, 운모 시트(mica sheet)층과, 세라믹 제지층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 단열 패드 또는 상기 제2 단열 패드는, 두 개의 운모 시트층 사이에 상기 세라믹 제지층이 적층되어 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서 상기 두 개의 운모 시트층의 두께는 0.05 mm 내지 0.5 mm이고, 상기 세라믹 제지층의 두께는 1 mm 내지 5 mm인 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서 상기 크러시 빔 유니트는, 일측면에 상기 제1 단열 패드가 부착되는 제1 프레임부; 및 일측면이 상기 제1 프레임부의 타측면과 대면하고 타측면에 상기 제2 단열 패드가 부착되는 제2 프레임부를 더 포함하고, 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부는 상기 제1 프레임부의 상기 타측면과 상기 제2 프레임부의 상기 일측면이 서로 이격되도록 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서 상기 제1 방향이 상하방향에 수직하고, 상기 제1 방향 및 상기 상하방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 제1 프레임부는,
상기 제1 방향에 수직한 평면의 플레이트로 형성된 제1 몸통부와, 상기 제1 몸통부의 상기 제2 방향 상의 양단부로부터 각각 돌출되어 형성되는 한 쌍의 제1 날개부를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1 날개부는 상기 하우징의 내측면에 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서 상기 제2 프레임부는, 상기 제1 방향에 수직한 평면의 플레이트로 형성된 제2 몸통부와, 상기 제2 몸통부의 상기 제2 방향 상의 양단부로부터 각각 돌출되어 형성되는 한 쌍의 제2 날개부를 포함하고, 상기 제1 날개부의 단부는 상기 제1 방향으로 절곡되어 제1 결합 영역으로 형성되며, 상기 제2 날개부는 상기 제1 결합 영역에 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은,
상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈과 함께 상기 제1 방향을 따라 정렬되는 제3 배터리 모듈 및 제4 배터리 모듈;
상기 제1 배터리 모듈의 상부에 위치하는 제5 배터리 모듈; 및
상기 제3 배터리 모듈의 상부에 위치하는 제6 배터리 모듈을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 배터리의 일측면이 상기 제3 배터리 모듈에 밀착되고, 상기 제1 배터리의 타측면이 상기 제1 단열 패드에 밀착되며, 상기 제2 배터리의 일측면이 상기 제2 단열 패드에 밀착되고, 상기 제2 배터리의 타측면이 상기 제4 배터리 모듈에 밀착되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제3 배터리 모듈의 상단부에 적층되는 크러시 레이어를 더 포함하고, 상기 제5 배터리 모듈 및 상기 제6 배터리 모듈은 상기 크러시 레이어 상부면에 적층되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서 상기 크러시 레이어는, 상면이 상기 제5 배터리 모듈 및 상기 제6 배터리 모듈의 하단부에 결합되는 제1 레이어와, 저면이 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제3 배터리 모듈의 상단부에 결합되는 제2 레이어를 포함하고, 상기 제1 레이어의 저면과 상기 제2 레이어의 상면이 이격된 상태로 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어는 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩에서 상기 제1 프레임부는 상기 제1 몸통부의 상단로부터 돌출되는 지지부를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 크러시 레이어와 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은 단열 패드가 구비된 크러시 빔(crush beam)을 배터리 모듈 사이에 마련함으로써, 배터리 모듈 간의 충격 및 열 전달을 억제하여, 하나의 배터리 모듈이 발열 또는 폭발하더라도 주위의 배터리 모듈이 연쇄 폭발하는 것을 방지 또는 지연시킬 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은 열과 진동이 지속적으로 발생하는 환경에서도 안정적으로 구동 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배터리 팩을 나타내는 개념도이다.
도 2는 크러시 빔 유니트를 나타내는 사시도이다.
도 3은 제1 단열 패드를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩의 다른 실시 양태를 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 2의 B-B 단면을 나타내는 단면도이다.
도 7은 제1 단열 패드 및 제2 단열 패드가 미구비된 배터리 팩에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제1 단열 패드 및 제2 단열 패드가 구비된 배터리 팩에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 설명에 있어서, 유의하여야 할 점은 용어 "중심", "상", "하" "좌", "우", "수직", "수평", "내측", "외측", “일면”, “타면” 등이 지시한 방위 또는 위치 관계는 도면에서 나타낸 방위 또는 위치 관계, 또는 평소에 본 발명 제품을 사용할 시 배치하는 방위 또는 위치관계에 기초한 것이고, 본 발명의 설명과 간략한 설명을 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 배터리 팩을 나타내는 개념도이다. 도 2는 크러시 빔 유니트를 나타내는 사시도이다. 도 3은 제1 단열 패드(230)를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 2의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 배터리 팩의 다른 실시 양태를 나타내는 개념도이다. 도 6은 도 2의 B-B 단면을 나타내는 단면도이다. 도 7은 제1 단열 패드(230) 및 제2 단열 패드(240)가 미구비된 배터리 팩에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다. 도 8은 제1 단열 패드(230) 및 제2 단열 패드(240)가 구비된 배터리 팩에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 배터리 팩에 대해서 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은,
제1 방향을 따라 정렬되는 제1 배터리 모듈(110) 및 제2 배터리 모듈(120);
상기 제1 배터리 모듈(110) 및 상기 제2 배터리 모듈(120) 사이에 마련되는 크러시 빔 유니트(200); 및
상기 제1 배터리 모듈(110), 상기 제2 배터리 모듈(120) 및 상기 크러시 빔 유니트(200)를 내부에 수용하는 하우징(300)을 포함하고,
상기 크러시 빔 유니트(200)는 상기 제1 배터리 모듈(110)과 대면하는 제1 단열 패드(230) 및 상기 제2 배터리 모듈(120)과 대면하는 제2 단열 패드(240)를 포함하는 것일 수 있다.
배터리 모듈(battery module)은 배터리 셀(battery cell)을 외부충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 것일 수 있다.
배터리 셀은 전기에너지를 충전 또는 방전해 사용할 수 있는 배터리의 기본 단위로서, 양극, 음극, 분리막 및 전해액이 전지 케이스에 수용되어 제조된 것일 수 있다.
배터리 팩(battery pack)은 전기차 등에 장착되는 배터리 시스템의 최종형태일 수 있다. 배터리 팩에는 복수의 배터리 모듈과 함께 BMS(battery management system), 냉각 시스템 등 각종 제어 및 보호 시스템이 구비될 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있으며, 복수의 배터리 모듈이 제1 방향을 따라 정렬된 상태로 하우징(300) 내에 수용되고, 정렬된 복수의 배터리 모듈 중 하나를 제1 배터리 모듈(110)이라 하고, 제1 배터리 모듈(110)에 인접한 배터리 모듈을 제2 배터리 모듈(120)이라 할 때, 제1 배터리 모듈(110)과 제2 배터리 모듈(120) 사이에는 제1 단열 패드(230) 및 제2 단열 패드(240)를 구비한 크러시 빔 유니트(200)가 삽입될 수 있다.
상기 제1 방향은 도 1 내지 도 6에서 x축 방향일 수 있다. 후술할 제2 방향은 도 1 내지 도 6에서 y축 방향이고, 상하방향은 z축 방향일 수 있다. 본 발명의 배터리 팩에서 배터리 셀은 제1 방향에 수직한 평면 형상으로 마련될 수 있으며, 배터리 모듈 내에는 각각의 배터리 셀의 면이 서로 대면하도록 제1 방향을 따라 복수의 배터리 셀이 적층된 형태로 내장될 수 있다. 크러시 빔 유니트(200)는 제1 방향 상에서 복수로 마련되는 배터리 모듈 사이에 배치되어 충격을 완화시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단열 패드(230) 또는 상기 제2 단열 패드(240)는, 운모 시트(mica sheet)층과, 세라믹 제지층(233)을 포함하는 것일 수 있다.
운모 시트는 전기 절연성 및 내열성을 가지는 시트로 약 500 ℃의 온도 환경에서 사용 가능하며, 약 800 ℃의 온도까지 견딜 수 있다.
세라믹 제지층(233)은 세라믹 섬유(예를 들면, Superwool bulk fiber)에 바인더를 첨가하여 제지 상태로 형성된 것일 수 있다. 세라믹 섬유는 CaO와 MgO의 혼합물 및 SiO2를 포함하는 것일 수 있다. 더 구체적으로 세라믹 제지층(233)은 전체 중량에서 30 내지 40 중량 퍼센트의 CaO와 MgO의 혼합물 및 60 내지 70 중량 퍼센트의 SiO2를 포함하는 것일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단열 패드(230) 또는 상기 제2 단열 패드(240)는, 두 개의 운모 시트층(231) 사이에 상기 세라믹 제지층(233)이 적층되어 형성되는 것일 수 있다. 이때, 상기 두 개의 운모 시트층(231)의 두께는 0.05 mm 내지 0.5 mm 이고, 상기 세라믹 제지층(233)의 두께는 1 mm 내지 5 mm인 것일 수 있다. 예를 들어, 운모 시트층(231)의 두께는 0.1 mm이며, 세라믹 제지층(233)의 두께는 3 mm로 형성될 수 있다. 상기와 같은 적층 구조로, 배터리 모듈의 유동 및 공차를 흡수할 수 있다. 운모 시트층(231)은 절연 소재로서 인접한 구조물 간의 허용되지 않은 전기적인 연결을 차단하고, 비교적 강성이 높아 세라믹 제지층(233)이 일정한 형상을 유지하도록 지지할 수 있다. 세라믹 제지층(233)은 단열 소재로서, 두꺼울수록 단열 효과는 높아지나, 구조적인 상황을 고려하여 그 두께가 결정될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 크러시 빔 유니트(200)는,
일측면에 상기 제1 단열 패드(230)가 부착되는 제1 프레임부(210); 및
일측면이 상기 제1 프레임부(210)의 타측면과 대면하고 타측면에 상기 제2 단열 패드(240)가 부착되는 제2 프레임부(220)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1 프레임부(210)는 제1 단열 패드(230)를 사이에 두고 제1 배터리 모듈(110)의 측면에 밀착되고, 제2 프레임부(220)는 제2 단열 패드(240)를 사이에 두고 제2 배터리 모듈(120)의 측면에 밀착될 수 있다.
상기 제1 프레임부(210)와 상기 제2 프레임부(220)는 상기 제1 프레임부(210)의 상기 타측면과 상기 제2 프레임부(220)의 상기 일측면이 서로 이격되도록 결합되는 것일 수 있다. 상기 제1 프레임부(210)의 상기 타측면과 상기 제2 프레임부(220)의 상기 일측면 사이에는 두 면 사이의 간격 유지를 위한 지지 수단이 마련될 수는 있으나, 두 면 사이 전체가 완전히 채워지지는 않는다. 상기와 같은 구조로 하나의 배터리 모듈에서 발생한 열이 크러시 빔 유니트(200)의 구조물을 따라 다른 배터리 모듈에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방향이 상하방향에 수직하고, 상기 제1 방향 및 상기 상하방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때, 상기 제1 프레임부(210)는, 상기 제1 방향에 수직한 평면의 플레이트로 형성된 제1 몸통부(211)와, 상기 제1 몸통부(211)의 상기 제2 방향 상의 양단부로부터 각각 돌출되어 형성되는 한 쌍의 제1 날개부(212)를 포함하고, 상기 한 쌍의 제1 날개부(212)는 상기 하우징(300)의 내측면에 결합되는 것일 수 있다. 즉, 제1 몸통부(211)의 양측 모서리에는 제1 날개부(212)가 하나씩 각각 형성되고, 날개부는 하우징(300)에 고정되어, 크러시 빔 유니트(200)가 하우징(300) 내부에서 유동되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 프레임부(220)는, 상기 제1 방향에 수직한 평면의 플레이트로 형성된 제2 몸통부(221)와, 상기 제2 몸통부(221)의 상기 제2 방향 상의 양단부로부터 각각 돌출되어 형성되는 한 쌍의 제2 날개부(222)를 포함할 수 있다.
상기 제1 날개부(212)의 단부는 상기 제1 방향으로 절곡되어 제1 결합 영역(212a)으로 형성되며, 상기 제2 날개부(222)는 상기 제1 결합 영역(212a)에 결합되는 것일 수 있다.
제1 날개부(212)가 절곡되어 형성되는 제1 결합 영역(212a)의 외측면은 하우징(300)의 내측면과 결합하고, 제1 결합 영역(212a)에 제2 프레임부(220)의 제2 날개부(222)가 결합될 수 있다. 제2 날개부(222)의 단부 또한 절곡되어 제2 결합 영역(222a)으로 형성되고, 제2 결합 영역(222a)이 제1 결합 영역(212a)과 결합될 수 있다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 몸통부(211)에는 제1 단열 패드(230)이 결합되고, 제2 몸통부(221)에는 제2 단열 패드(240)이 결합될 수 있다. 제1 단열 패드(230)과 대면하는 제1 몸통부(211)의 일부 영역에는 제1 오목부(214)가 형성되고, 제2 단열 패드(240)과 대면하는 제2 몸통부(221)의 일부 영역에는 제2 오목부(224)가 형성될 수 있다. 제1 오목부(214)와 제2 오목부(224)는 서로 대면하는 위치에 형성되고, 제1 오목부(214)의 타측 면과, 제2 오목부(224)의 타측 면은 제1 프레임부(210)와 제2 프레임부(220)가 서로 결할 때, 제1 프레임부(210)와 제2 프레임부(220)가 서로 일정 간격이 이격된 상태로 지지될 수 있도록 하는 지지대 역할을 할 수 있다. 또한 제1 오목부(214)와 제2 오목부(224)는 제1 단열 패드(230) 및 제2 단열 패드(240)가 제1 몸통부(211) 및 제2 몸통부(221)과 접촉하는 면적을 최소화하여 단열 효과를 증대시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 6개 이상의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 배터리 팩은 상기 제1 배터리 모듈(110) 및 상기 제2 배터리 모듈(120)과 함께 상기 제1 방향을 따라 정렬되는 제3 배터리 모듈(130) 및 제4 배터리 모듈(140); 상기 제1 배터리 모듈(110)의 상부에 위치하는 제5 배터리 모듈(150); 및 상기 제3 배터리 모듈(130)의 상부에 위치하는 제6 배터리 모듈(160)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 배터리 팩에서 복수의 배터리 모듈은 2층 구조로 배열되고, 하층에는 제1 배터리 모듈(110), 제2 배터리 모듈(120), 제3 배터리 모듈(130) 및 제4 배터리 모듈(140)이 배치되고, 상층에는 제5 배터리 모듈(150) 및 제6 배터리 모듈(160)이 배치될 수 있다.
구체적으로, 하층에는 상기 제1 배터리의 일측면이 상기 제3 배터리 모듈(130)에 밀착되고, 상기 제1 배터리의 타측면이 상기 제1 단열 패드(230)에 밀착되며, 상기 제2 배터리의 일측면이 상기 제2 단열 패드(240)에 밀착되고, 상기 제2 배터리의 타측면이 상기 제4 배터리 모듈(140)에 밀착되도록, 제1 배터리 모듈(110), 제2 배터리 모듈(120), 제3 배터리 모듈(130), 제4 배터리 모듈(140) 및 크러시 빔 유니트(200)가 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 배터리 팩의 하우징(300) 내부에서 하층에는 제3 배터리 모듈(130), 제1 배터리 모듈(110), 크러시 빔 유니트(200), 제2 배터리 모듈(120), 제4 배터리 모듈(140) 순으로 제1 방향을 따라 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 상기 제1 배터리 모듈(110) 및 상기 제3 배터리 모듈(130)의 상단부에 적층되는 크러시 레이어(400)를 더 포함하고, 상기 제5 배터리 모듈(150) 및 상기 제6 배터리 모듈(160)은 상기 크러시 레이어(400) 상부면에 적층되는 것일 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 크러시 레이어(400)는, 상면이 상기 제5 배터리 모듈(150) 및 상기 제6 배터리 모듈(160)의 하단부에 결합되는 제1 레이어(410)와, 저면이 상기 제1 배터리 모듈(110) 및 상기 제3 배터리 모듈(130)의 상단부에 결합되는 제2 레이어(420)를 포함하고, 상기 제1 레이어(410)의 저면과 상기 제2 레이어(420)의 상면이 이격된 상태로 상기 제1 레이어(410)와 상기 제2 레이어(420)는 결합되는 것일 수 있다. 상기 제1 프레임부(210)는 상기 제1 몸통부(211)의 상단로부터 돌출되는 지지부(213)를 더 포함하고, 상기 지지부(213)는 상기 크러시 레이어(400)와 결합되는 것일 수 있다. 크러시 레이어(400)를 통해 층 간의 진동 및 열 전달을 감소시킬 수 있다.
도 7 및 도 8은 제1 배터리 모듈(110)에서 폭발이 발생한 상황에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 제1 단열 패드(230) 및 제2 단열 패드(240)가 미구비된 배터리 팩에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다. 도 7에서 제1 배터리 모듈(110)의 온도를 나타내는 그래프는 M3-1이고, 제2 배터리 모듈(120)의 온도를 나타내는 그래프는 M2-1 및 M2-14이며, 제3 배터리 모듈(130)의 온도를 나타내는 그래프는 M4-1 및 M4-14이고, 제4 배터리 모듈(140)의 온도를 나타내는 그래프는 M1-1 및 M1-14이며, 제5 배터리 모듈(150)의 온도를 나타내는 그래프는 M6-1 및 M6-14이고, 제6 배터리 모듈(160)의 온도를 나타내는 그래프는 M5-1 및 M5-14이다. 도 7의 그래프를 살펴보면 제1 배터리 모듈(110)과 인접한 제3 배터리 모듈(130), 제5 배터리 모듈(150) 및 제6 배터리 모듈(160)은 제1 배터리 모듈(110)의 폭발 시 바로 급격한 온도 변화를 보였지만, 제2 배터리 모듈(120) 및 제4 배터리 모듈(140)은 약 18분 이전에는 급격한 온도 변화 없이 서서히 온도가 증가했을 뿐이며, 약 18분 이후에 급격한 온도 변화를 보임을 볼 수 있다.
도 8은 제1 단열 패드(230) 및 제2 단열 패드(240)가 구비된 배터리 팩에서 각 배터리 모듈의 시간에 따른 온도를 나타내는 그래프이다. 도 8에서 제1 배터리 모듈(110)의 온도를 나타내는 그래프는 M3이고, 제2 배터리 모듈(120)의 온도를 나타내는 그래프는 M2이며, 제3 배터리 모듈(130)의 온도를 나타내는 그래프는 M4이고, 제4 배터리 모듈(140)의 온도를 나타내는 그래프는 M1이며, 제5 배터리 모듈(150)의 온도를 나타내는 그래프는 M6이고, 제6 배터리 모듈(160)의 온도를 나타내는 그래프는 M5이다. 도 8을 살펴보면, 제1 단열 패드(230)와 제2 단열 패드(240)가 구비되었을 때, 폭발 지연이 22분 이상 된 것을 볼 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110...제1 배터리 모듈 120...제2 배터리 모듈
130...제3 배터리 모듈 140...제4 배터리 모듈
150...제5 배터리 모듈 160...제6 배터리 모듈
200...크러시 빔 유니트 210...제1 프레임부
211...제1 몸통부 212...제1 날개부
212a...제1 결합 영역 213...지지부
220...제2 프레임부 221...제2 몸통부
222...제2 날개부 222a...제2 결합 영역
230...제1 단열 패드 231...운모 시트층
233...세라믹 제지층 240...제2 단열 패드
300...하우징 400...크러시 레이어
410...제1 레이어 420...제2 레이어

Claims (11)

  1. 제1 방향을 따라 정렬되는 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈;
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 사이에 마련되는 크러시 빔 유니트; 및
    상기 제1 배터리 모듈, 상기 제2 배터리 모듈 및 상기 크러시 빔 유니트를 내부에 수용하는 하우징을 포함하고,
    상기 크러시 빔 유니트는 상기 제1 배터리 모듈과 대면하는 제1 단열 패드 및 상기 제2 배터리 모듈과 대면하는 제2 단열 패드를 포함하는 것인 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단열 패드 또는 상기 제2 단열 패드는, 운모 시트(mica sheet)층과, 세라믹 제지층을 포함하는 것인 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 단열 패드 또는 상기 제2 단열 패드는, 두 개의 운모 시트층 사이에 상기 세라믹 제지층이 적층되어 형성되는 것인 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 두 개의 운모 시트층의 두께는 0.05 mm 내지 0.5 mm이고,
    상기 세라믹 제지층의 두께는 1 mm 내지 5 mm인 것인 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 크러시 빔 유니트는,
    일측면에 상기 제1 단열 패드가 부착되는 제1 프레임부; 및
    일측면이 상기 제1 프레임부의 타측면과 대면하고 타측면에 상기 제2 단열 패드가 부착되는 제2 프레임부를 더 포함하고,
    상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부는 상기 제1 프레임부의 상기 타측면과 상기 제2 프레임부의 상기 일측면이 서로 이격되도록 결합되는 것인 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 방향이 상하방향에 수직하고,
    상기 제1 방향 및 상기 상하방향에 수직한 방향을 제2 방향이라 할 때,
    상기 제1 프레임부는,
    상기 제1 방향에 수직한 평면의 플레이트로 형성된 제1 몸통부와,
    상기 제1 몸통부의 상기 제2 방향 상의 양단부로부터 각각 돌출되어 형성되는 한 쌍의 제1 날개부를 포함하고,
    상기 한 쌍의 제1 날개부는 상기 하우징의 내측면에 결합되는 것인 배터리 팩
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 프레임부는,
    상기 제1 방향에 수직한 평면의 플레이트로 형성된 제2 몸통부와,
    상기 제2 몸통부의 상기 제2 방향 상의 양단부로부터 각각 돌출되어 형성되는 한 쌍의 제2 날개부를 포함하고,
    상기 제1 날개부의 단부는 상기 제1 방향으로 절곡되어 제1 결합 영역으로 형성되며,
    상기 제2 날개부는 상기 제1 결합 영역에 결합되는 것인 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈과 함께 상기 제1 방향을 따라 정렬되는 제3 배터리 모듈 및 제4 배터리 모듈;
    상기 제1 배터리 모듈의 상부에 위치하는 제5 배터리 모듈; 및
    상기 제3 배터리 모듈의 상부에 위치하는 제6 배터리 모듈을 더 포함하고,
    상기 제1 배터리의 일측면이 상기 제3 배터리 모듈에 밀착되고,
    상기 제1 배터리의 타측면이 상기 제1 단열 패드에 밀착되며,
    상기 제2 배터리의 일측면이 상기 제2 단열 패드에 밀착되고,
    상기 제2 배터리의 타측면이 상기 제4 배터리 모듈에 밀착되는 것인 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제3 배터리 모듈의 상단부에 적층되는 크러시 레이어를 더 포함하고,
    상기 제5 배터리 모듈 및 상기 제6 배터리 모듈은 상기 크러시 레이어 상부면에 적층되는 것인 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 크러시 레이어는,
    상면이 상기 제5 배터리 모듈 및 상기 제6 배터리 모듈의 하단부에 결합되는 제1 레이어와,
    저면이 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제3 배터리 모듈의 상단부에 결합되는 제2 레이어를 포함하고,
    상기 제1 레이어의 저면과 상기 제2 레이어의 상면이 이격된 상태로 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어는 결합되는 것인 배터리 팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 프레임부는 상기 제1 몸통부의 상단로부터 돌출되는 지지부를 더 포함하고,
    상기 지지부는 상기 크러시 레이어와 결합되는 것인 배터리 팩.
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