KR20230082818A

KR20230082818A - 배터리 팩 어셈블리

Info

Publication number: KR20230082818A
Application number: KR1020210170645A
Authority: KR
Inventors: 손성만; 정명섭; 김명성
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2021-12-02
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2023-06-09

Abstract

배터리 팩 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리는 복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 패키징되어 전기자동차의 하부에 구성되는 배터리 팩 어셈블리로서, 복수개의 상기 배터리 모듈 어셈블리가 안착되는 다이, 상기 다이의 둘레를 따라 장착되고, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 높이에 대응하여 형성되어 상기 복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 수용되는 수용공간을 형성하는 격벽, 상기 격벽의 상부에 상기 다이에 대향하여 배치되고, 상기 수용공간을 밀폐시켜 상기 배터리 모듈 어셈블리를 보호하는 커버, 및 상기 커버의 단면 상에 형성된 설치홀에 탈, 부착 가능하게 장착되고, 상기 수용공간에서 외부로 열기가 배출되도록 구성되는 열배출부재를 포함한다.

Description

배터리 팩 어셈블리{BATTERY PACK ASSEMBLY}

본 발명은 배터리 팩 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열배출 성능을 향상시킨 배터리 팩 어셈블리에 관한 것이다.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다.

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.

상기 리튬 이차 전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 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.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다.

이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결된다.

특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.

그리고, 이와 같은 다수의 이차 전지는, 팩 케이스에 수납됨으로써, 하나의 배터리 팩 어셈블리를 구성할 수 있다.

이러한 배터리 팩 어셈블리에 대해서는 다양한 특성이 요구되는데, 그 중에서도 대표적인 특성은 안전성이라 할 수 있다.

더욱이, 자동차에 장착되는 배터리 팩 어셈블리의 안전성은 탑승자의 생명과 직결된다고 볼 수 있기 때문에 매우 중요하다고 할 수 있다.

특히, 배터리 팩 어셈블리의 안전성과 관련하여 중요한 문제 중 하나가 화염의 직접적인 노출 문제라 할 수 있다.

상기 배터리 팩 어셈블리의 경우, 내부에서 화재가 발생하지 않도록 하는 것이 최우선이겠지만, 경우에 따라서는 배터리 팩의 내부에서 화재가 발생할 수 있다.

이를 위해, 전기자동차에는 상기 배터리 팩 어셈블리의 발열로 인한 열 폭주 방지용 장치가 적용된다.

더 나아가, 화재 확산을 막기 위해 배터리 팩 어셈블리 케이스의 커버에 내열 및 방염 도료가 적용된다.

이에, 상기 배터리 팩 어셈블리의 열 배출 성능을 증대시키기 위한 연구개발이 필요하다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 열배출부재를 적용하여 배터리 모듈 어셈블리가 수용되는 내부의 열 배출 성능을 증대시킬 수 있는 배터리 팩 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 패키징되어 전기자동차의 하부에 구성되는 배터리 팩 어셈블리로서, 복수개의 상기 배터리 모듈 어셈블리가 안착되는 다이, 상기 다이의 둘레를 따라 장착되고, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 높이에 대응하여 형성되어 상기 복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 수용되는 수용공간을 형성하는 격벽, 상기 격벽의 상부에 상기 다이에 대향하여 배치되고, 상기 수용공간을 밀폐시켜 상기 배터리 모듈 어셈블리를 보호하는 커버, 및 상기 커버의 단면 상에 형성된 설치홀에 탈, 부착 가능하게 장착되고, 상기 수용공간에서 외부로 열기가 배출되도록 구성되는 열배출부재를 포함하는 배터리 팩 어셈블리를 제공할 수 있다.

또한, 상기 격벽은 중공빔으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 열배출부재는 상기 배터리 모듈 어셈블리의 각 배치위치에 대응하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 열배출부재는 상부에서 하부로 상기 설치홀에 끼워지고, 축방향 중심으로 관통홀이 형성되며, 상기 다이의 하면에 걸리도록 걸림단이 형성되는 클립, 및 상기 클립의 상면에 구성되어 상기 관통홀을 폐쇄하고, 상기 수용공간을 수밀하며, 상기 수용공간에서 외부로 열기가 배출되도록 구성되는 패드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 설치홀은 상기 다이의 상면으로부터 하측으로 단차진 설치홈 상에 형성될 수 있다.

또한, 상기 클립은 상기 패드가 장착되고, 상기 설치홈의 직경에 대응하여 형성되는 헤드부, 및 상기 헤드부의 하측에서, 마주보는 양측으로 일체로 연장 형성되고, 선단이 상기 설치홀에 관통 설치되도록 자유단으로 이루어지는 걸림단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 걸림단에는 상기 헤드부와의 사이에 실링이 장착되어 상기 설치홈 상에 배치될 수 있다.

또한, 상기 걸림단은 각 선단 측 외면이 중심을 향하여 모아지는 경사면으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 패드는 상기 헤드의 상면에서, 상기 관통홀의 둘레를 따라 형성된 패드홈에 접착부재에 의해 장착될 수 있다.

또한, 상기 패드는 고어텍스 소재로 이루어질 수 있다.

또한, 차폭방향을 기준으로 상기 다이의 양측에서, 차체길이방향으로 길게 배치되어 상기 격벽과 연결되는 보강빔을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리는 배터리 모듈 어셈블리를 패기징하는 커버 상에 열배출부재를 적용함으로써, 그 내부의 열을 상시 배출할 수 있어 열 배출 성능을 증대시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 어셈블리에 적용되는 배터리 셀의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리는 열폭주(thermal runaway) 시 내압 컨트롤 및 열을 배출하기 위한 벤틸장치와 함께, 상시 열을 배출하여 열 효율 관리를 위한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리는 복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 패키징되어 이루어질 수 있다.

이때, 상기 배터리 모듈 어셈블리는 복수개의 배터리 셀이 적층되어 패키징됨으로써 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 어셈블리에 적용되는 배터리 셀의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 어셈블리(20)는 복수개의 배터리 셀(1)이 적층되어 패키징됨으로써 이루어질 수 있다.

상기 배터리 셀(1)은 양극판(3), 분리막(5), 및 음극판(7)의 순서로 파우치(9)에 의해 패키징되어 하나의 세트로 이루어질 수 있다.

상기 파우치(9)의 내부에는 전해질이 충진될 수 있다.

또한, 상기 파우치(9)의 외부로는 상기 양극판(3) 및 음극판(7)의 각 전극리드(10)들이 노출되도록 구성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 어셈블리(20)에 적용되는 배터리 셀(1)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 사양에 따라 그 개수가 정해질 수 있다.

상기와 같은 배터리 셀(1)이 복수개 모여 배터리 모듈 어셈블리(20)가 되고, 배터리 모듈 어셈블리(20)가 복수개 모여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리(100)가 될 수 있다.

상기 배터리 팩 어셈블리(100)는 복수개의 배터리 모듈 어셈블리(20)가 패키징되어 전기자동차의 하부에 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리의 단면도이다.

본 명세서에서는 도 2의 방향을 차량에 적용되는 기준방향으로 정의하며, 상기 기준방향을 기본으로 상,하,좌,우로 표현하고, 상,하방향을 차고방향, 좌,우방향은 차폭방향, 전,후방향을 차체길이방향으로 정의될 수 있다.

이러한 기준방향은 상대적인 방향으로, 차량에 적용되는 경우에 따라, 변경하여 적용할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리(100)는 다이(110), 격벽(120), 커버(130), 및 열배출부재(140)를 포함할 수 있다.

상기 다이(110)는 평판 형상으로 이루어져 복수개의 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)가 안착된다.

상기 다이(110)의 둘레를 따라 격벽(120)이 장착된다.

상기 격벽(120)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 높이에 대응하여 형성될 수 있다.

상기 격벽(120)은 중공빔으로 이루어질 수 있다.

이러한 격벽(120)은 상기 다이(110)와 연결되어 상기 복수개의 배터리 모듈 어셈블리(20)가 수용되는 수용공간(121)을 형성한다.

차폭방향을 기준으로 상기 다이(110)의 양측에서, 차체길이방향으로 보강빔(123)이 길게 배치되어 상기 격벽(120)과 연결된다.

상기 보강빔(123)은 압출부재로 이루어질 수 있다.

상기 격벽(120)의 상부에는 커버(130)가 구성된다.

상기 커버(130)는 상기 다이(110)에 대향하여 배치된다.

상기 커버(130)는 상기 수용공간(121)을 밀폐시켜 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)를 보호한다.

상기 커버(130)의 일측에는 벤틸장치(131)가 구성될 수 있다.

상기 벤틸장치(131)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 열폭주 시, 내압 컨트롤 및 열을 배출하기 위함이다.

상기한 커버(130)의 단면 상에는 적어도 하나의 열배출부재(140)가 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 열배출부재(140)는 상기 다이(110)에 형성된 설치홀(133)에 탈,부착 가능하게 장착된다.

이때, 상기 설치홀(133)은 상기 다이(110)의 상면으로부터 하측으로 단차진 설치홈(135) 상에 형성될 수 있다.

즉, 상기 다이(110) 상에 하측으로 파인 설치홈(135)이 형성되고, 상기 설치홈(135) 상에 설치홀(133)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 열배출부재(140)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 각 배치위치에 대응하여 형성될 수 있다.

상기 열배출부재(140)는 상기 설치홀(133)에 상부에서 하부로 끼워진다.

상기 열배출부재(140)는 상기 수용공간(121)에서 외부로 열기를 상시 배출시키기 위함이다.

이러한 열배출부재(140)는 클립(141)과 걸림단(149)을 포함한다.

상기 클립(141)은 상기 설치홈(135)의 직경에 대응하여 형성되는 헤드부(143)를 포함한다.

상기 헤드부(143)에는 축방향 중심으로 관통홀(145)이 형성된다.

또한, 상기 헤드부(143)에는 패드(170)가 장착된다.

상기 클립(141)은 헤드부(143)의 하측에서, 마주보는 양측으로 일체로 연장 형성되는 걸림단(149)을 포함한다.

이러한 걸림단(149)은 상기 다이(110)의 하면에 걸리도록 형성된다.

상기 걸림단(149)은 그 선단이 상기 설치홀(133)에 관통 설치되도록 자유단으로 이루어진다.

이에, 상기 걸림단(149)은 상호 가까워지고 멀어지면서 작동할 수 있다.

더 나아가, 상기 걸림단(149)은 각 선단 측 외면이 중심을 향하여 모아지는 경사면(150)으로 이루어진다.

상기 걸림단(149)은 상기 경사면(150)에 의해 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 걸림단(149)에는 상기 헤드부(143)와의 사이에 실링(160)이 장착되어 상기 설치홈(135) 상에 배치된다.

상기 실링(160)은 상기 수용공간(121)의 수밀을 위함이다.

예를 들어, 상기 실링(160)은 고무 소재로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 클립(141)에 장착되는 패드(170)는 상기 헤드부(143)의 패드홈(147)에 장착된다.

이때, 상기 패드홈(147)은 상기 헤드의 상면에, 상기 관통홀(145)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 패드(170)는 상기 헤드부(143)의 패드홈(147)에 장착되어 상기 관통홀(145)을 폐쇄한다.

상기 패드(170)는 상기 수용공간(121)을 수밀하며, 상기 수용공간(121)에서 외부로 열기가 배출되도록 구성된다.

이러한 패드(170)는 상기 패드홈(147)에 접착부재(171)에 의해 장착될 수 있다.

예를 들어, 상기 패드(170)는 고어텍스 소재로 이루어질 수 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리(100)는 열배출부재(140)를 적용하여 배터리 모듈 어셈블리(20)가 수용되는 내부의 열 배출 성능을 증대시킬 수 있다.

즉, 상기 배터리 팩 어셈블리(100)는 수밀성은 확보하면서 상시 열배출은 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 어셈블리(100)는 열배출부재(140)를 탈 부착 가능하게 구성함으로써, 패드(170)의 교체가 필요 시, 간단하게 교체할 수 있어 효율성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 배터리 셀
3: 양극판
5: 분리막
7: 음극판
9: 파우치
10: 전극리드
20: 배터리 모듈 어셈블리
100: 배터리 팩 어셈블리
110: 다이
120: 격벽
121: 수용공간
123: 보강빔
130: 커버
131: 벤틸장치
133: 설치홀
135: 설치홈
140: 열배출부재
141: 클립
143: 헤드부
145: 관통홀
147: 패드홈
149: 걸림단
150: 경사면
160: 실링
170: 패드
171: 접착부재

Claims

복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 패키징되어 전기자동차의 하부에 구성되는 배터리 팩 어셈블리로서,
복수개의 상기 배터리 모듈 어셈블리가 안착되는 다이;
상기 다이의 둘레를 따라 장착되고, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 높이에 대응하여 형성되어 상기 복수개의 배터리 모듈 어셈블리가 수용되는 수용공간을 형성하는 격벽;
상기 격벽의 상부에 상기 다이에 대향하여 배치되고, 상기 수용공간을 밀폐시켜 상기 배터리 모듈 어셈블리를 보호하는 커버; 및
상기 커버의 단면 상에 형성된 설치홀에 탈, 부착 가능하게 장착되고, 상기 수용공간에서 외부로 열기가 배출되도록 구성되는 열배출부재;
를 포함하는 배터리 팩 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 격벽은
중공빔으로 이루어지는 배터리 팩 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 열배출부재는
상기 배터리 모듈 어셈블리의 각 배치위치에 대응하여 형성되는 배터리 팩 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 열배출부재는
상부에서 하부로 상기 설치홀에 끼워지고, 축방향 중심으로 관통홀이 형성되며, 상기 다이의 하면에 걸리도록 걸림단이 형성되는 클립; 및
상기 클립의 상면에 구성되어 상기 관통홀을 폐쇄하고, 상기 수용공간을 수밀하며, 상기 수용공간에서 외부로 열기가 배출되도록 구성되는 패드;
를 포함하는 배터리 팩 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 설치홀은
상기 다이의 상면으로부터 하측으로 단차진 설치홈 상에 형성되는 배터리 팩 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 클립은
상기 패드가 장착되고, 상기 설치홈의 직경에 대응하여 형성되는 헤드부; 및
상기 헤드부의 하측에서, 마주보는 양측으로 일체로 연장 형성되고, 선단이 상기 설치홀에 관통 설치되도록 자유단으로 이루어지는 걸림단;
을 포함하는 배터리 팩 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 걸림단에는
상기 헤드부와의 사이에 실링이 장착되어 상기 설치홈 상에 배치되는 배터리 팩 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 걸림단은
각 선단 측 외면이 중심을 향하여 모아지는 경사면으로 이루어지는 배터리 팩 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 패드는
상기 헤드의 상면에서, 상기 관통홀의 둘레를 따라 형성된 패드홈에 접착부재에 의해 장착되는 배터리 팩 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 패드는
고어텍스 소재로 이루어지는 배터리 팩 어셈블리.
제1항에 있어서,
차폭방향을 기준으로 상기 다이의 양측에서, 차체길이방향으로 길게 배치되어 상기 격벽과 연결되는 보강빔;
을 더 포함하는 배터리 팩 어셈블리.