KR20230026280A - 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

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KR20230026280A
KR20230026280A KR1020220102059A KR20220102059A KR20230026280A KR 20230026280 A KR20230026280 A KR 20230026280A KR 1020220102059 A KR1020220102059 A KR 1020220102059A KR 20220102059 A KR20220102059 A KR 20220102059A KR 20230026280 A KR20230026280 A KR 20230026280A
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신주환
이태경
장병도
이형석
김동현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 전지셀을 수용하고 상기 전지셀로부터 생성된 가스가 배출되는 전지 모듈; 상기 전지 모듈을 수용하고, 일면에 상기 전지 모듈에서 배출된 가스가 배출되는 배출구를 구비하는 팩 하우징; 및 상기 팩 하우징의 외면에서 상기 배출구를 덮고, 상기 팩 하우징의 외면에 결합되며, 상기 팩 하우징 내부의 가스를 배출하는 벤팅 부재를 포함한다. 상기 벤팅 부재는, 상기 팩 하우징의 외면에 착탈 가능하게 결합된다.

Description

전지팩 및 이를 포함하는 디바이스{BATTERY PACK AND DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스 배출을 위한 벤팅 장치를 구비한 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
소형 기기들에 이용되는 이차 전지의 경우, 2-3개의 전지셀들이 배치되나, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 이용되는 이차 전지의 경우는, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지 모듈(Battery module)이 이용된다. 이러한 전지 모듈은 다수의 전지셀이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 전지셀 적층체를 형성함으로써 용량 및 출력이 향상된다. 또한, 하나 이상의 전지 모듈은 BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지팩을 형성할 수 있다.
이차 전지는, 적정 온도보다 높아지는 경우 이차 전지의 성능이 저하될 수 있고, 심한 경우 폭발이나 발화의 위험도 있다. 특히, 다수의 전지 모듈들이 모인 전지팩은, 다수의 전지셀로부터 나오는 열이 좁은 공간에서 합산되어 온도가 빠르고 심하게 올라갈 수 있다. 다시 말해서, 다수의 전지셀이 적층된 전지 모듈들과 이러한 전지 모듈들이 장착된 전지팩의 경우, 높은 출력을 얻을 수 있지만, 충전 및 방전 시 전지셀에서 발생하는 열을 제거하는 것이 용이하지 않다. 전지셀의 방열이 제대로 이루어지지 않을 경우 전지셀의 열화가 빨라지면서 수명이 짧아지게 되고, 폭발이나 발화의 가능성이 커지게 된다.
더욱이, 차량용 전지팩에 포함되는 전지 모듈의 경우, 직사광선에 자주 노출되고, 여름철이나 사막 지역과 같은 고온 조건에 놓일 수 있다. 따라서, 전지 모듈이나 전지팩 내부에서 열 폭주(thermal runaway) 현상이 발생할 경우에 대비하여, 고온의 내부 가스를 배출할 수 있는 벤팅 장치를 전지팩에 마련할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 일체화된 벤팅 장치를 전지팩의 외측에서 장착 및 탈착이 가능하도록 구성하여, 조립에 대한 편의성과 열 폭주(thermal runaway) 현상에 대한 안전성을 확보한 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩은, 전지셀을 수용하고 상기 전지셀로부터 생성된 가스가 배출되는 전지 모듈; 상기 전지 모듈을 수용하고, 일면에 상기 전지 모듈에서 배출된 가스가 배출되는 배출구를 구비하는 팩 하우징; 및 상기 팩 하우징의 외면에서 상기 배출구를 덮고, 상기 팩 하우징의 외면에 결합되며, 상기 팩 하우징 내부의 가스를 배출하는 벤팅 부재를 포함한다. 상기 벤팅 부재는, 상기 팩 하우징의 외면에 착탈 가능하게 결합된다.
상기 전지팩은, 상기 팩 하우징과 상기 벤팅 부재를 결합시키는 체결부를 포함할 수 있다. 상기 체결부는, 상기 벤팅 부재를 관통하는 볼트부 및 상기 볼트부가 삽입되어 체결되는 너트부를 포함할 수 있다. 상기 볼트부 또는 상기 너트부 중 어느 하나는 상기 팩 하우징의 일면에 접촉되어 결합될 수 있고, 다른 하나는 상기 팩 하우징의 외부에서 상기 볼트부 또는 상기 너트부 중 어느 하나와 착탈 가능하게 체결될 수 있다.
상기 볼트부는 상기 팩 하우징의 일면에 접촉되어 결합되는 고정 볼트부를 포함할 수 있고, 상기 너트부는 상기 팩 하우징의 외부에서 상기 고정 볼트부와 착탈 가능하게 체결되는 외부 너트부를 포함할 수 있다.
상기 팩 하우징에는 하우징 홀이 형성될 수 있고, 상기 고정 볼트부는 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되면서, 상기 하우징 홀을 통과할 수 있다.
상기 고정 볼트부는, 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 연장되고 상기 하우징 홀을 통과하는 나사부를 포함할 수 있다.
상기 고정 볼트부는 상기 팩 하우징의 외면에 접촉되어 결합될 수 있다.
상기 벤팅 부재에 관통홀이 형성될 수 있고, 상기 고정 볼트부는 상기 관통홀을 통과하여 상기 외부 너트부와 체결될 수 있다.
상기 고정 볼트부는, 용접 접합 또는 접착제에 의해 상기 팩 하우징의 일면에 결합될 수 있다.
상기 너트부는 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 고정 너트부를 포함할 수 있고, 상기 볼트부는 상기 팩 하우징의 외부에서 상기 고정 너트부와 착탈 가능하게 체결되는 외부 볼트부를 포함할 수 있다.
상기 팩 하우징에 하우징 홀이 형성될 수 있고, 상기 고정 너트부가, 상기 하우징 홀을 커버하도록 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합될 수 있다.
상기 고정 너트부는 내부에 나사산이 형성된 기둥 형상의 본체부 및 상기 본체부로부터 연장되고 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 부착부를 포함할 수 있다.
상기 벤팅 부재에 관통홀이 형성될 수 있고, 상기 외부 볼트부가 상기 관통홀과 상기 하우징 홀을 차례로 통과하여 상기 고정 너트부와 체결될 수 있다.
상기 고정 너트부는 용접 접합 또는 접착제에 의해 상기 팩 하우징의 내면에 결합될 수 있다.
상기 벤팅 부재는 상기 팩 하우징의 외면에 슬라이딩 방식으로 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 팩 하우징은, 일 단부가 상기 팩 하우징의 외면에 고정된 조립 부재를 포함할 수 있다. 상기 벤팅 부재에는 조립 홈이 형성될 수 있고, 상기 조립 부재에는 조립 돌기가 형성될 수 있다. 상기 조립 부재가 상기 벤팅 부재가 위치한 방향으로 회전하고 상기 조립 돌기가 상기 조립 홈에 맞물리면서, 상기 조립 부재와 상기 벤팅 부재가 결합될 수 있다.
상기 벤팅 부재는, 벤팅홀이 형성된 벤팅 캡, 상기 팩 하우징에 접촉하는 서포트 링 및 상기 벤팅 캡과 상기 서포트 링 사이에 위치한 파열부를 포함할 수 있다.
상기 전지팩은, 상기 팩 하우징의 개방된 상부를 덮는 팩 하우징 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스는 상기 전지팩을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 내부 가스를 배출하는 벤팅 부재를 전지팩의 외측에서 장착 및 탈착 가능하도록 구성하여, 조립의 편의성을 확보할 수 있다.
또한, 가스 배출 기능에 문제가 있는 벤팅 부재를 쉽게 교체할 수 있기 때문에 열 폭주(thermal runaway) 현상에 대한 안전성을 높일 수 있다.
또한, 이미 밀봉이 완료된 전지팩에 대해 밀봉을 해제하지 않고, 벤팅 부재를 교체할 수 있기 때문에 비용 절감이 가능하고, 제조 공정성을 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 “A” 부분을 다른 각도에서 확대하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도들이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 볼트부와 팩 하우징을 확대한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고정 볼트부와 팩 하우징을 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벤팅 부재를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 벤팅 부재를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재 및 팩 하우징을 나타낸 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 도 8의 절단선 C-C’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고정 너트부와 하우징 홀을 확대한 도면이다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 비교예에 따른 벤팅 부재를 나타낸 부분 사시도이다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재와 팩 하우징을 나타낸 단면 사시도와 단면도이다.
도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재와 팩 하우징을 나타낸 단면 사시도와 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 “A” 부분을 다른 각도에서 확대하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 전지셀(미도시)을 수용하고 상기 전지셀로부터 생성된 가스가 배출되는 전지 모듈(100), 전지 모듈(100)을 수용하고, 일면에 전지 모듈(100)에서 배출된 가스가 배출되는 배출구(200P)를 구비하는 팩 하우징(200) 및 팩 하우징(200)의 외면에서 배출구(200P)를 덮고, 팩 하우징(200)의 외면에 결합되며, 팩 하우징(200) 내부의 가스를 배출하는 벤팅 부재(300)를 포함한다. 벤팅 부재(300)는, 팩 하우징(200)의 외면에 착탈 가능하게 결합된다.
이하에서는, 팩 하우징(200)의 외면에 착탈 가능하게 결합되는 벤팅 부재(300)의 일 실시예로써, 체결부를 활용한 결합 방식에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 팩 하우징(200)과 벤팅 부재(300)를 결합시키는 체결부(400a, 500a)를 더 포함할 수 있다.
전지 모듈(100)은, 내부에 복수의 전지셀(미도시)을 포함할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 이러한 전지셀은 파우치형 이차 전지셀, 각형 이차 전지셀 또는 원통형 이차 전지셀일 수 있다.
전지 모듈(100)은 복수개로 팩 하우징(200)에 수납될 수 있다. 일례로, 도 1에는 4개의 전지 모듈(100)이 배치된 모습이 표현되어 있다. 이러한 전지 모듈(100)들은 마운팅 부재(100M)를 통해 팩 하우징(200)에 고정될 수 있다.
팩 하우징(200)은 상부가 개방된 구조물일 수 있고, 팩 하우징 커버(600)가 팩 하우징(200)의 개방된 상부를 덮을 수 있다. 본 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 내부 실링을 위해 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 사이 위치한 실링 부재(700)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 전지 모듈(100)이 수납되는 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 사이의 공간은 밀폐될 수 있다. 상술한 바 대로, 상기 전지셀에 열 폭주(thermal runaway) 현상 등이 발생할 경우, 고온의 가스가 다량 생성되어 전지 모듈(100)로부터 배출되고, 밀폐된 팩 하우징(200) 내부의 압력이 상승한다. 내부 가스를 배출하기 위해 팩 하우징(200)에 벤팅 부재(300)가 마련된다.
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300) 및 체결부(400a, 500a)에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4는 도 2의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도들이다. 구체적으로, 도 3은 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)에 결합된 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 설명의 편의를 위해 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)에 결합되지 않은 상태를 도시한 분해 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는, 팩 하우징(200)의 외측에서 체결부(400a, 500a)를 통해 팩 하우징(200)에 장착된다. 팩 하우징(200)의 일면에는 관통된 형태의 배출구(200P)가 형성되고, 벤팅 부재(300)는, 팩 하우징(200)의 외면에서 배출구(200P)를 덮도록, 팩 하우징(200)에 결합될 수 있다. 본 명세서 상에서 팩 하우징(200)의 외면은, 전지 모듈(100)들이 수납되는 팩 하우징(200) 내부의 공간이 아닌 외부 공간을 향하는 일면을 지칭하고, 팩 하우징(200)의 내면은, 전지 모듈(100)들이 수납되는 팩 하우징(200) 내부의 공간을 향하는 다른 일면을 지칭한다.
전지팩(1000) 내부에서, 열 폭주(thermal runaway) 현상 등으로 인해 고온의 가스가 발생할 수 있다. 열 폭주(thermal runaway) 현상의 하나의 예시는 다음과 같다. 과충전을 비롯하여 전지셀에 물리적, 열적, 전기적 손상이 발생하고, 전지셀의 내부 압력이 증가할 수 있다. 일례로, 전지셀이 파우치형 이차 전지셀인 경우, 전지셀의 파우치형 셀 케이스의 융착 강도 한계치를 넘어, 전지셀에서 발생한 고온의 열, 벤팅 가스 등이 전지셀의 외부로 분출될 수 있다.
어느 한 전지셀에서 발생한 열 폭주 현상은 대류 효과로 다른 전지셀로 확대될 수 있고, 결국 전지 모듈(100) 내부에서 고온의 가스와 화염이 발생할 수 있다. 발생한 고온의 가스와 화염은, 이웃한 전지 모듈의 또 다른 열 폭주 현상을 유도할 수 있다. 종국적으로는 전지팩(1000) 내부에 고온의 가스가 다량 발생할 수 있다. 밀폐된 전지팩(1000) 내부에서 발생한 고온의 가스는, 배출구(200P)와 벤팅 부재(300)를 통해 외부로 분출될 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는, 팩 하우징(200)의 외측에서 팩 하우징(200)으로부터 착탈이 가능하다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 체결부는 벤팅 부재(300)를 관통하는 볼트부 및 상기 볼트부가 삽입되어 체결되는 너트부를 포함한다. 상기 볼트부 또는 상기 너트부 중 어느 하나는 팩 하우징(200)의 일면에 접촉되어 결합될 수 있고, 다른 하나는 팩 하우징(200)의 외부에서 상기 볼트부 또는 상기 너트부 중 어느 하나와 착탈 가능하게 체결될 수 있다.
우선, 본 발명의 일 실시예로써, 팩 하우징(200)의 일면에 접촉되어 결합된 볼트부와 팩 하우징(200)의 외부에서 볼트부와 착탈 가능하게 체결된 너트부에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 볼트부는, 팩 하우징(200)의 일면에 접촉되어 결합되는 고정 볼트부(400a, fixed bolt part)를 포함할 수 있고, 너트부는 팩 하우징(200)의 외부에서 고정 볼트부(400a)와 착탈 가능하게 체결되는 외부 너트부(500a, outer nut part)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 고정 볼트부(400a)는 이미 팩 하우징(200)에 부착되어 고정된 상태일 수 있다.
벤팅 부재(300)는 팩 하우징(200)의 외측에서 이러한 고정 볼트부(400a)와 조립될 수 있다. 벤팅 부재(300)에 관통홀(300H)이 형성될 수 있고, 고정 볼트부(400a)는 관통홀(300H)을 통과하고, 팩 하우징(200)의 외측에 위치한 외부 너트부(500a)와 체결될 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 고정 볼트부(400a)의 외면과 외부 너트부(500a)의 내면에 각각 나사산이 형성되고, 고정 볼트부(400a)와 외부 너트부(500a) 간의 볼트/너트 결합이 이루어진다. 이러한 방식으로, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)에 장착될 수 있다.
이하에서는, 고정 볼트부(400a)가 팩 하우징(200)에 접촉되어 결합된 형태에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 볼트부와 팩 하우징을 확대한 도면이다. 구체적으로, 고정 볼트부(400a)가 팩 하우징(200)에 부착 및 고정되기 이전의 상태를 도시하였다.
도 5a를 참고하면, 팩 하우징(200)에는 하우징 홀(200H)이 형성될 수 있고, 고정 볼트부(400a)는 팩 하우징(200)의 내면(200N)에 접촉되어 결합되면서, 하우징 홀(200H)을 통과할 수 있다. 보다 구체적으로, 고정 볼트부(400a)는 팩 하우징(200)의 내면(200N)에 접촉되어 결합되는 헤드부(420a) 및 헤드부(420a)로부터 연장되고 하우징 홀(200H)을 통과하는 나사부(410a)를 포함할 수 있다.
나사부(410a)가 하우징 홀(200H)을 통과하여, 팩 하우징(200)의 외면에서 외측으로 향할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 나사부(410a)의 외주면에 나사산이 형성될 수 있다. 헤드부(420a)는 팩 하우징(200)에 부착될 수 있다. 도 5a에 도시된 것처럼, 헤드부(420a)가 하우징 홀(200H)을 둘러싼 부착 영역(AD)에 접촉되어 결합됨으로써, 고정 볼트부(400a)가 팩 하우징(200)에 부착 및 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정 볼트부(400a)는 용접 접합 또는 접착제에 의해 팩 하우징(200)의 내면(200N)에 결합될 수 있다. 특히, 헤드부(420a)가 팩 하우징(200)의 내면(200N)의 부착 영역(AD)에 용접 접합 또는 접착제 의해 결합될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고정 볼트부와 팩 하우징을 확대한 도면이다. 도 5b를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예로써, 고정 볼트부(400a)는 팩 하우징(200)의 외면(200U)에 접촉되어 결합될 수 있다. 구체적으로, 팩 하우징(200)에 하우징 홀이 형성되지 않고, 고정 볼트부(400a)가 팩 하우징(200)의 외면(200U)에 바로 부착되는 방식이다. 고정 볼트부(400a)는 나사부(410a)와 헤드부(420a)를 포함할 수 있고, 헤드부(420a)가 팩 하우징(200)의 외면(200U)에 접촉되어 결합될 수 있다. 예를 들어, 용접 접합 또는 접착제에 의해 헤드부(420a)가 팩 하우징(200)의 외면(200U)의 부착 영역(AD)에 결합될 수 있다.
도 3 및 도 4를 다시 참고하면, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는, 고정 볼트부(400a)와 외부 너트부(500a) 간의 결합을 해제함으로써, 쉽게 착탈이 가능하다. 이와 같이 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외측에서 쉽게 탈착 및 부착이 가능한 구조이기 때문에 후술하는 벤팅 부재(300)의 작동 이후의 경우 또는 벤팅 부재(300)에 이물질이 끼거나 작동에 문제가 있을 경우에, 벤팅 부재(300)를 쉽게 교체할 수 있다. 벤팅 부재(300)의 장착이 해제되어도, 고정 볼트부(400a)는 팩 하우징(200)에 계속해서 부착 및 고정되어 있다. 고정 볼트부(400a)가 팩 하우징(200)에 고정되어 있기 때문에, 벤팅 부재(300)를 교체하는 과정에서 팩 하우징 커버(600, 도 1 참고)를 개방할 필요가 없다. 즉, 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 간의 밀폐 상태를 유지한 채 벤팅 부재(300)의 교체가 가능하다는 장점이 있다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)에 대해 자세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 벤팅 부재를 나타낸 측면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 벤팅 부재를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 도 4와 함께 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는, 벤팅 캡(310), 서포트 링(320), 파열판(330), 가스켓(340), 보호 링(350) 및 밀봉 링(360)을 포함할 수 있다. 팩 하우징에서부터 서포트 링(320), 파열판(330), 보호 링(350), 밀봉 링(360), 가스켓(340) 및 벤팅 캡(310)이 차례로 위치할 수 있다.
벤팅 캡(310)은, 벤팅 부재(300) 중에서 팩 하우징에 가장 멀리 위치하는 부재로써, 내부 가스 배출을 위한 벤팅홀(310VH)이 형성될 수 있다. 도 7에는 격자 형태의 벤팅홀(310VH)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 벤팅홀(310VH)의 형태에 특별한 제한은 없다.
서포트 링(320)은, 벤팅 부재(300) 중에서 팩 하우징에 가장 가까이 위치하여 팩 하우징에 접촉하는 부재로써, 벤팅 캡(310) 등의 부재가 팩 하우징에 장착되기 이전에 미리 조립될 수 있다. 장착 시 역압(Back pressure)을 지지하는 기능을 담당한다.
파열판(330)은, 벤팅 캡(310)과 서포트 링(320) 사이에 위치하고, 압력 상승 시 파열되는 부재일 수 있다. 정상 작동 상태에서는, 파열판(330)에 의해 막혀 벤팅 부재(300)가 작동하지 않는다. 즉, 팩 하우징(200)의 배출구(200P)는 파열판(330)에 의해 막혀있고, 팩 하우징(200) 내부는 밀폐된 상태이다. 이후, 가스가 발생하고 내부 압력이 발생하여 파열판(330)이 파열됨으로써, 벤팅 부재(300)가 작동, 즉 벤팅 부재(300)를 통해 가스가 배출될 수 있다. 일례로, 파열판(330)은 역압은 0.1BAR 이상, 정압은 0.2BAR 이상일 경우 파열되어 작동되도록 설계될 수 있다.
가스켓(340)은, 벤팅 캡(310) 장착 시 기밀 유지를 위한 것으로, 벤팅 캡(310)과 파열판(330) 사이에 위치할 수 있다. 가스켓(340)은 벤팅 캡(310)의 외주와 대응되는 형상으로 구비되어, 기밀성을 높일 수 있다.
보호 링(350)은, 진동 보호 및 이물질 침투 방지를 위한 것으로, 일례로, 테플론(Teflon) 소재를 포함할 수 있다. 밀봉 링(360은, 파열판(330)을 통한 침수 방지 및 밀봉성 향상을 위해 배치된 부재이다.
한편, 상술한 바 대로, 벤팅 부재(300)에는 고정 볼트부(400a)가 통과하는 관통홀(300H)이 형성되는데, 벤팅 캡(310)에 제1 관통홀(300H1)이 형성될 수 있고, 서포트 링(320)에 제2 관통홀(300H2)이 형성될 수 있으며, 파열판(330)에 제3 관통홀(300H3)이 형성될 수 있다. 일례로, 도 7에는 제1 관통홀(300H1), 제2 관통홀(300H2) 및 제3 관통홀(300H3) 각각이 6개씩 형성된 모습이 도시되어 있다. 벤팅 부재(300)에서, 이러한 제1 관통홀(300H1), 제2 관통홀(300H2) 및 제3 관통홀(300H3)이 서로 대응하도록, 벤팅 캡(310), 서포트 링(320) 및 파열판(330)이 밀착되면서, 최종적으로 본 실시예에 따른 관통홀(300H)이 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 고정 볼트부(400a)는 제2 관통홀(300H2), 제3 관통홀(300H3) 및 제1 관통홀(300H1)을 차례로 통과할 수 있다.
이하에서는, 도 8 내지 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재와 체결부에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재 및 팩 하우징을 나타낸 분해 사시도이다. 도 9 및 도 10은 도 8의 절단선 C-C’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도들이다. 구체적으로, 도 9는 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)에 결합된 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 설명의 편의를 위해 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)에 결합되지 않은 상태를 도시한 분해 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는 팩 하우징(200)의 외측에서 팩 하우징(200)에 장착된다는 점에서, 도 2 내지 도 4와 함께 상술한 벤팅 부재(300)와 동일하다. 벤팅 부재의 구성 자체에 대한 설명도 도 6 및 도 7을 참고한 설명과 중복이므로 생략하도록 한다.
도 8 내지 도 10에 도시된 실시예에 따르면, 벤팅 부재(300)는 체결부(400b, 500b)에 의해 팩 하우징(200)에 결합될 수 있다. 본 실시예에 따른 체결부는 벤팅 부재(300)를 관통하는 볼트부 및 상기 볼트부가 삽입되어 체결되는 너트부를 포함한다. 본 발명의 다른 일 실시예로써, 팩 하우징(200)의 일면에 접촉되어 결합된 너트부와 팩 하우징(200)의 외부에서 너트부와 착탈 가능하게 체결된 볼트부에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 너트부는 팩 하우징(200)의 내면에 접촉되어 결합되는 고정 너트부(500b, fixed nut part)를 포함할 수 있고, 볼트부는 팩 하우징(200)의 외부에서 고정 너트부(500b)와 착탈 가능하게 체결되는 외부 볼트부(400b, outer bolt part)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 고정 너트부(500b)는 이미 팩 하우징(200)에 부착되어 고정된 상태일 수 있다.
구체적으로, 팩 하우징(200)에 하우징 홀(200H)이 형성될 수 있고, 고정 너트부(500b)가 이러한 하우징 홀(200H)을 커버하도록 팩 하우징(200)의 내면에 접촉되어 결합될 수 있다. 팩 하우징(200)의 외측에서 벤팅 부재(300)를 통과한 외부 볼트부(400b)는 이러한 고정 너트부(500b)와 조립될 수 있다. 벤팅 부재(300)에 관통홀(300H)이 형성될 수 있고, 외부 볼트부(400b)가 관통홀(300H)과 하우징 홀(200H)을 차례로 통과하여, 고정 너트부(500b)와 체결될 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 외부 볼트부(400b)의 외면과 고정 너트부(500b)의 내면에 각각 나사산이 형성되고, 외부 볼트부(400b)와 고정 너트부(500b) 간의 볼트/너트 결합이 이루어진다. 이러한 방식으로, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)에 장착될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고정 너트부와 하우징 홀을 확대한 도면이다. 구체적으로, 고정 너트부(500b)가 팩 하우징(200)에 부착 및 고정되기 이전의 상태를 도시하였다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고정 너트부(500b)는 내부면에 나사산이 형성된 기둥 형상의 본체부(510b) 및 본체부(510b)로부터 연장되고 팩 하우징(200)의 내면(200N)에 접촉되어 결합되는 부착부(520b)를 포함할 수 있다. 상술한 바 대로, 벤팅 부재(300)의 관통홀(300H)과 팩 하우징(200)의 하우징 홀(200H)을 차례로 통과한 외부 볼트부(400b)가 본체부(510b)에 삽입되어, 볼트/너트 결합이 이루어질 수 있다.
부착부(520b)는, 본체부(510b)의 개구 영역의 외주에 형성된 부재로써, 팩 하우징(200)의 내면(200N)에 부착될 있다. 부착부(520b)가 하우징 홀(200H)을 둘러싼 부착 영역(AD)에 부착됨으로써, 고정 너트부(500b)가 하우징 홀(200H)을 커버하고, 팩 하우징(200)에 부착 및 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정 너트부(500b)가 용접 접합 또는 접착제에 의해 팩 하우징(200)의 내면(200N)에 결합될 수 있다. 특히, 부착부(520b)가 팩 하우징(200)의 부착 영역(AD)에 용접 접합 또는 접착제 의해 부착될 수 있다.
본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는, 외부 볼트부(400b)와 고정 너트부(500b) 사이의 결합을 해제함으로써, 쉽게 탈착이 가능하다. 이와 같이 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외측에서 쉽게 탈착 및 부착이 가능한 구조이기 때문에 벤팅 부재(300)의 작동 이후의 경우 또는 벤팅 부재(300)에 이물질이 끼거나 작동에 문제가 있을 경우에, 쉽게 교체가 가능하다. 벤팅 부재(300)의 장착이 해제되어도, 고정 너트부(500b)는 팩 하우징(200)에 계속해서 부착 및 고정되어 있다. 고정 너트부(500b)가 팩 하우징(200)에 고정되어 있기 때문에, 벤팅 부재(300)를 교체하는 과정에서 팩 하우징 커버(600, 도 1 참고)를 개방할 필요가 없다. 즉, 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 간의 밀폐 상태를 유지한 채 벤팅 부재(300)의 교체가 가능하다는 장점이 있다.
이하에서는, 도 12 및 도 13에 도시된 본 발명의 비교예에 따른 벤팅 부재의 장착 방식과 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 벤팅 부재 장착 방식이 갖는 장점에 대해 다시 설명하도록 한다.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 비교예에 따른 벤팅 부재를 나타낸 부분 사시도이다.
우선, 도 12를 참고하면, 본 비교예에 따른 벤팅 부재(30)는, 팩 하우징(20) 내부에 있는 내부 부재(30N)와 함께 조립되는 형태로, 팩 하우징(20)에 장착된다. 구체적으로, 벤팅 부재(30)는, 배기홀이 형성된 외부 부재(31), 볼트(40)와 조립되는 조립 부재(32) 및 외부 부재(31)와 조립 부재(32) 사이에 배치되는 파열판(33)을 포함할 수 있다. 팩 하우징(20)의 내부에 내부 부재(30N)와 볼트(40)가 위치하고, 볼트(40)가 내부 부재(30N)와 팩 하우징(20)을 통과하여 벤팅 부재(30)와 조립된다. 볼트(40)는 팩 하우징(20)에 결합되거나 고정된 상태가 아니다.
이러한, 벤팅 부재(30)를 교체하기 위해서는, 팩 하우징(20) 내부에 위치한 볼트(40)를 조이고 푸는 과정이 필수적이다. 즉, 일차적으로 볼트(40)를 풀어서 교체할 벤팅 부재(30)의 장착을 해제하고, 다음 새로운 벤팅 부재(30)를 조립하기 위해 다시 볼트(40)를 조여야 한다. 본 비교예에 따른 볼트(40)는 팩 하우징(20)에 고정 및 부착된 형태가 아니다. 만일, 팩 하우징(20)과 팩 하우징 커버(미도시)가 결합되어, 전지팩의 밀봉이 완료된 상태라면, 벤팅 부재(30)를 교체하기 위해 팩 하우징(20)과 팩 하우징 커버(미도시) 간의 밀봉을 다시 해제하여, 전지팩의 내부를 여는 추가적인 과정이 필요하다. 즉, 벤팅 부재(30)의 교체를 위해 팩 하우징(20)과 팩 하우징 커버(미도시) 간의 결합을 다시 해제해야 하는 번거로움이 있다. 이는 비용과 공정 측면에서 모두 불리한 구조이다.
다음 도 13을 참고하면, 본 비교예에 따른 벤팅 부재(30’)는, 앞서 설명한 벤팅 부재(30)와 유사하게, 팩 하우징(20’) 내부에 있는 볼트(40’)로 팩 하우징(20’)에 장착된다. 구체적으로, 벤팅 부재(30’)는, 배기홀이 형성된 외부 부재(31’), 조립 부재(32’) 및 외부 부재(31’)와 조립 부재(32’) 사이에 배치되는 파열판(33’)을 포함할 수 있다. 벤팅 부재(30’)는 팩 하우징(20’)에 형성된 배출구(20P’)와 대응하는 위치에서 장착된다. 팩 하우징(20’)의 내부에 볼트(40’)가 위치하고, 볼트(40’)가 팩 하우징(20’)을 통과하여 벤팅 부재(30’)와 조립된다. 마찬가지로, 볼트(40’)는 팩 하우징(20’)에 결합되거나 고정된 상태가 아니다.
이러한, 벤팅 부재(30’)를 교체하기 위해서는, 팩 하우징(20’) 내부에 위치한 볼트(40’)를 조이고, 푸는 과정이 필요하다. 즉, 일차적으로 볼트(40’)를 풀어서 교체할 벤팅 부재(30’)의 장착을 해제하고, 다음 새로운 벤팅 부재(30’)를 조립하기 위해 다시 볼트(40’)를 조여야 한다. 즉, 본 비교예에 따른 볼트(40’)는 팩 하우징(20)에 고정 및 부착된 형태가 아니다. 만일, 팩 하우징(20’)과 팩 하우징 커버(미도시)가 결합되어, 전지팩의 밀봉이 완료된 상태라면, 벤팅 부재(30’)를 교체하기 위해, 팩 하우징(20’)과 팩 하우징 커버(미도시) 간의 밀봉을 해제하여, 전지팩의 내부를 열고, 벤팅 부재의 교체 이후에 팩 하우징(20)과 팩 하우징 커버(미도시)를 다시 조립하는 추가적인 과정이 필요하다. 즉, 도 12의 비교예와 마찬가지로, 벤팅 부재(30’)의 교체를 위해 팩 하우징(20’)과 팩 하우징 커버(미도시) 간의 결합을 다시 해제해야 하는 번거로움이 있다. 이는 비용과 공정 측면에서 모두 불리한 구조이다.
반면, 상기 비교예들과 다르게, 본 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는, 팩 하우징(200)에 결합된 상태의 고정 볼트부(400a, 도 2 참조)나 고정 너트부(500b, 도 8 참조)를 이용해 장착되는 구조이다. 따라서, 벤팅 부재(300)를 교체할 때, 팩 하우징(200) 내부에 위치한 고정 볼트부(400a)나 고정 너트부(500b)를 조정할 필요가 없다. 다시 말해, 벤팅 부재(300)를 교체하기 위해, 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 간의 결합을 해제할 필요가 없다. 벤팅 부재(300)를 교체하기 위해 전지팩을 다시 개방할 필요가 없다는 것이다. 본 실시예들에 따른 전지팩은, 상기 비교예들과 다르게, 문제가 발생한 벤팅 부재(300)를 전지팩의 밀봉 없이도, 쉽게 교체할 수 있기 때문에 비용 절감이나 관리 측면에서 유리한 장점을 갖는다.
이하에서는, 팩 하우징(200)의 외면에 착탈 가능하게 결합되는 벤팅 부재(300)의 일 실시예로써, 슬라이딩 결합 방식에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재와 팩 하우징을 나타낸 단면 사시도와 단면도이다. 특히 도 15는, 도 14의 벤팅 부재와 팩 하우징이 결합된 상태를 나타낸다.
도 14 및 도 15를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재(300)는 팩 하우징(200)의 외면에 슬라이딩 방식으로 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 구체적으로 벤팅 부재(300)와 팩 하우징(200) 중 어느 하나에 슬라이딩 홈이 형성되고, 다른 하나에 슬라이딩 돌출부가 형성될 수 있고, 슬라이딩 돌출부는 이러한 슬라이딩 홈에 슬라이딩 방식으로 결합될 수 있다.
일례로, 도 14와 도 15에는 벤팅 부재(300)에 슬라이딩 홈(300SG)이 형성되고, 팩 하우징(200)의 외면에 슬라이딩 돌출부(200SP)가 형성된 것이 도시되어 있다. 슬라이딩 돌출부(200SP)는 슬라이딩 홈(300SG)의 내부 형상에 대응하도록 돌출된 형상을 갖는다. 슬라이딩 돌출부(200SP)는 접착제 등을 통해 팩 하우징(200)의 외면에 부착되어, 팩 하우징(200)의 외면에 고정된 상태일 수 있다.
슬라이딩 돌출부(200SP)와 슬라이딩 홈(300SG)은 모두 일 방향을 따라 이어지는 형태이므로, 슬라이딩 돌출부(200SP)가 상기 일 방향을 따라 슬라이딩 홈(300SG)의 내부로 삽입되면서, 슬라이딩 방식의 결합이 이루어질 수 있다. 또한, 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외면에 결합된 이후에, 벤팅 부재(300)가 상기 일 방향과 반대 방향으로 이동하면서 벤팅 부재(300)와 팩 하우징(200) 사이의 결합이 해제될 수 있다.
이와 같이 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외측에서 슬라이딩 방식으로 쉽게 탈착 및 부착되는 구조를 구현할 수 있다. 따라서, 벤팅 부재(300)의 작동 이후의 경우 또는 벤팅 부재(300)에 이물질이 끼거나 작동에 문제가 있을 경우에, 벤팅 부재(300)를 쉽게 교체할 수 있다. 벤팅 부재(300)의 장착이 해제되어도, 슬라이딩 돌출부(200SP)는 팩 하우징(200)에 계속해서 부착 및 고정되어 있다.
이러한 벤팅 부재(300)의 슬라이딩 결합 방식으로 인해, 벤팅 부재(300)를 교체하는 과정에서 팩 하우징 커버(600, 도 1 참고)를 개방할 필요가 없다. 즉, 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 간의 밀폐 상태를 유지한 채 벤팅 부재(300)의 교체가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 벤팅 부재(300)에 슬라이딩 홈(300SG)이 형성되고 팩 하우징(200)에 슬라이딩 돌출부(200SP)가 형성된 실시예만 도시하였으나, 반대로 벤팅 부재(300)에 슬라이딩 돌출부가 형성되고 팩 하우징(200)의 외면에 슬라이딩 홈이 형성된 경우도 가능함은 물론이다.
이하에서는, 팩 하우징(200)의 외면에 착탈 가능하게 결합되는 벤팅 부재(300)의 일 실시예로써, 물리적 결합 방식에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 벤팅 부재와 팩 하우징을 나타낸 단면 사시도와 단면도이다. 특히 도 17은, 도 15의 벤팅 부재와 팩 하우징이 결합된 상태를 나타낸다.
도 16 및 도 17을 참고하면, 본 실시예에 따른 팩 하우징(200)은, 일 단부가 팩 하우징(200)의 외면에 고정된 조립 부재(200A)를 포함할 수 있다. 벤팅 부재(300)에는 조립 홈(300AG)이 형성될 수 있고, 조립 부재(200A)에는 이러한 조립 홈(300AG)에 맞물리는 조립 돌기(200AP)가 형성될 수 있다.
조립 부재(200A)가 벤팅 부재(300)가 위치한 방향으로 회전하고 조립 돌기(200AP)가 조립 홈(300AG)에 맞물리면서, 조립 부재(200A)와 벤팅 부재(300)가 결합될 수 있다. 조립 부재(200A)의 일 단부는 접착제 등을 통해 팩 하우징(200)의 외면에 부착되어, 조립 부재(200A)가 팩 하우징(200)의 외면에 고정된 상태일 수 있다. 또한, 조립 부재(200A)는 회전 가능한 형태를 갖는데 일례로, 힌지 구조를 가질 수 있다. 다른 예시로써, 조립 부재(200A)의 일 부분이 두께가 얇은 부분을 갖고, 상기 얇은 부분을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.
조립 부재(200A)는 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다. 한 쌍의 조립 부재(200A)는 벤팅 부재(300)를 사이에 두고 서로 반대편에 위치할 수 있다. 한 쌍의 조립 부재(200A)에 대응하여, 조립 홈(300AG)도 벤팅 부재(300)에 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다. 조립 부재(200A)가 벤팅 부재(300)와 결합될 때, 한 쌍의 조립 부재(200A)는 서로 반대 방향, 즉 벤팅 부재(300)가 위치한 방향으로 회전하고, 한 쌍의 조립 부재(200A)의 조립 돌기(200AP)가 한 쌍의 조립 홈(300AG) 각각에 맞물리면서 결합이 이루어질 수 있다.
한편, 도시된 것처럼, 조립 부재(200A)로부터 수직하게 돌출된 부분이 형성되고, 조립 돌기(200AP)는 상기 돌출된 부분으로부터 수직하게 돌출된 부분일 수 있다. 또한, 조립 홈(300AG)은, 팩 하우징(200)의 외면과 수직한 방향으로 만입된 홈일 수 있다. 이러한 형태에서 조립 돌기(200AP)와 조립 홈(300AG)이 맞물려야 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외면에 결합 및 고정될 수 있다. 특히, 조립 부재(200A)에 소정의 힘을 가해, 조립 돌기(200AP)가 조립 홈(300AG)에 억지로 끼워질 수 있다.
또한, 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외면에 결합된 이후에, 조립 부재(200A)가 벤팅 부재(300)가 위치한 방향과 반대 방향으로 회전하면서 벤팅 부재(300)와 팩 하우징(200) 사이의 결합이 해제될 수 있다. 조립 부재(200A)에 소정의 힘을 가해, 조립 돌기(200AP)가 조립 홈(300AG)으로부터 억지로 이탈될 수 있다.
이와 같이 조립 부재(200A)의 물리적 결합 방식을 통해, 벤팅 부재(300)가 팩 하우징(200)의 외측에서 쉽게 탈착 및 부착되는 구조를 구현할 수 있다. 따라서, 벤팅 부재(300)의 작동 이후의 경우 또는 벤팅 부재(300)에 이물질이 끼거나 작동에 문제가 있을 경우에, 벤팅 부재(300)를 쉽게 교체할 수 있다. 벤팅 부재(300)의 장착이 해제되어도, 조립 부재(200A)는 팩 하우징(200)에 계속해서 부착 및 고정되어 있다.
이러한 벤팅 부재(300)와 조립 부재(200A) 간의 물리적 결합 방식으로 인해, 벤팅 부재(300)를 교체하는 과정에서 팩 하우징 커버(600, 도 1 참고)를 개방할 필요가 없다. 즉, 팩 하우징(200)과 팩 하우징 커버(600) 간의 밀폐 상태를 유지한 채 벤팅 부재(300)의 교체가 가능하다는 장점이 있다.
한편, 도 1을 다시 참고하면, 본 실시예에 따른 전지팩(1000)은, BDU(Battery Disconnect Unit) 모듈(800), BMS(Battery Management System) 모듈(900) 및 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템을 포함할 수 있다. BDU 모듈(800)은 전지 모듈(100)들과 HV(High Voltage) 라인은 형성하고, 디바이스의 전력 계통에 전원을 안정적으로 공급 또는 차단하여 사고 전류가 발생했을 때 디바이스의 전력계통을 보호하는 기능을 담당한다. BMS 모듈(900)은 전지 모듈(100)들과 LV(Low Voltage) 라인은 형성하고, 측정된 온도나 전압의 데이터를 바탕으로 각 전지 모듈(100)의 온도나 전압 등을 관리하는 기능을 담당한다.
상기 전지팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단이나 ESS(Energy Storage System)에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1000: 전지팩
100: 전지 모듈
200: 팩 하우징
300: 벤팅 부재
400a: 고정 볼트부
400b: 외부 볼트부
500a: 외부 너트부
500b: 고정 너트부

Claims (18)

  1. 전지셀을 수용하고 상기 전지셀로부터 생성된 가스가 배출되는 전지 모듈;
    상기 전지 모듈을 수용하고, 일면에 상기 전지 모듈에서 배출된 가스가 배출되는 배출구를 구비하는 팩 하우징; 및
    상기 팩 하우징의 외면에서 상기 배출구를 덮고, 상기 팩 하우징의 외면에 결합되며, 상기 팩 하우징 내부의 가스를 배출하는 벤팅 부재를 포함하고,
    상기 벤팅 부재는, 상기 팩 하우징의 외면에 착탈 가능하게 결합되는 전지팩.
  2. 제1항에서,
    상기 팩 하우징과 상기 벤팅 부재를 결합시키는 체결부를 더 포함하고,
    상기 체결부는, 상기 벤팅 부재를 관통하는 볼트부 및 상기 볼트부가 삽입되어 체결되는 너트부를 포함하며,
    상기 볼트부 또는 상기 너트부 중 어느 하나는 상기 팩 하우징의 일면에 접촉되어 결합되고, 다른 하나는 상기 팩 하우징의 외부에서 상기 볼트부 또는 상기 너트부 중 어느 하나와 착탈 가능하게 체결되는 전지팩.
  3. 제2항에서,
    상기 볼트부는 상기 팩 하우징의 일면에 접촉되어 결합되는 고정 볼트부를 포함하고,
    상기 너트부는 상기 팩 하우징의 외부에서 상기 고정 볼트부와 착탈 가능하게 체결되는 외부 너트부를 포함하는 전지팩.
  4. 제3항에서,
    상기 팩 하우징에는 하우징 홀이 형성되고,
    상기 고정 볼트부는 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되면서, 상기 하우징 홀을 통과하는 전지팩.
  5. 제4항에서,
    상기 고정 볼트부는, 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 헤드부 및 상기 헤드부로부터 연장되고 상기 하우징 홀을 통과하는 나사부를 포함하는 전지팩.
  6. 제3항에서,
    상기 고정 볼트부는 상기 팩 하우징의 외면에 접촉되어 결합되는 전지팩.
  7. 제3항에서,
    상기 벤팅 부재에 관통홀이 형성되고,
    상기 고정 볼트부는 상기 관통홀을 통과하여 상기 외부 너트부와 체결되는 전지팩.
  8. 제3항에서,
    상기 고정 볼트부는, 용접 접합 또는 접착제에 의해 상기 팩 하우징의 일면에 결합되는 전지팩.
  9. 제2항에서,
    상기 너트부는 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 고정 너트부를 포함하고,
    상기 볼트부는 상기 팩 하우징의 외부에서 상기 고정 너트부와 착탈 가능하게 체결되는 외부 볼트부를 포함하는 전지팩.
  10. 제9항에서,
    상기 팩 하우징에 하우징 홀이 형성되고,
    상기 고정 너트부가, 상기 하우징 홀을 커버하도록 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 전지팩.
  11. 제10항에서,
    상기 고정 너트부는 내부면에 나사산이 형성된 기둥 형상의 본체부 및 상기 본체부로부터 연장되고 상기 팩 하우징의 내면에 접촉되어 결합되는 부착부를 포함하는 전지팩.
  12. 제10항에서,
    상기 벤팅 부재에 관통홀이 형성되고,
    상기 외부 볼트부가 상기 관통홀과 상기 하우징 홀을 차례로 통과하여 상기 고정 너트부와 체결되는 전지팩.
  13. 제9항에서,
    상기 고정 너트부는, 용접 접합 또는 접착제에 의해 상기 팩 하우징의 내면에 결합되는 전지팩.
  14. 제1항에서,
    상기 벤팅 부재는 상기 팩 하우징의 외면에 슬라이딩 방식으로 착탈 가능하게 결합되는 전지팩.
  15. 제1항에서,
    상기 팩 하우징은, 일 단부가 상기 팩 하우징의 외면에 고정된 조립 부재를 포함하고,
    상기 벤팅 부재에는 조립 홈이 형성되며, 상기 조립 부재에는 조립 돌기가 형성되고,
    상기 조립 부재가 상기 벤팅 부재가 위치한 방향으로 회전하고 상기 조립 돌기가 상기 조립 홈에 맞물리면서, 상기 조립 부재와 상기 벤팅 부재가 결합되는 전지팩.
  16. 제1항에서,
    상기 벤팅 부재는, 벤팅홀이 형성된 벤팅 캡, 상기 팩 하우징에 접촉하는 서포트 링 및 상기 벤팅 캡과 상기 서포트 링 사이에 위치한 파열부를 포함하는 전지팩.
  17. 제1항에서,
    상기 팩 하우징의 개방된 상부를 덮는 팩 하우징 커버를 더 포함하는 전지팩.
  18. 제1항에 따른 전지팩을 포함하는 디바이스.
KR1020220102059A 2021-08-17 2022-08-16 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스 KR20230026280A (ko)

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