KR20230106401A - 차량 배터리팩의 안전구조 - Google Patents

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KR20230106401A
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주재현
성창모
오미선
서민석
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Abstract

본 발명은 양측의 엔드플레이트 사이에 다수의 배터리셀이 중첩된 상태로 조립된 배터리모듈; 평면적으로 배치된 상기 배터리모듈들의 하측을 커버하는 로워케이스; 상기 로워케이스의 상측에 결합되며 상기 배터리모듈들의 상측을 커버하는 어퍼커버; 상기 배터리모듈의 엔드플레이트와 상기 로워케이스 사이가 국부적으로 좁아지는 부위에 구비되는 내열 및 절연 재질의 제1차단부재를 포함하여 구성된다.

Description

차량 배터리팩의 안전구조{VEHICLE BATTERY PACK SAFETY STRUCTURE}
본 발명은 차량 배터리팩의 안전성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
최근의 전기차 등에는 차량의 동력을 제공하기 위한 고전압배터리가 배터리팩의 형태로 차량에 탑재된다.
상기 배터리팩은 로어케이스와 어퍼커버로 이루어지는 배터리케이스 내부에 다수의 배터리모듈을 수용하고 있으며, 각 배터리모듈은 다수의 배터리셀들로 이루어진다.
또한, 상기 배터리팩 내부에는 탑재된 배터리모듈들을 지지하고, 배터리팩의 강성을 확보하기 위해 종멤버와 횡멤버 등이 배터리모듈들 사이에 다수 배치된다.
따라서, 상기 배터리팩 내부에서는 상기 배터리모듈과 어퍼커버 사이, 상기 배터리모듈과 로어케이스 사이, 상기 배터리모듈과 종멤버 또는 횡멤버 사이 등과 같이, 배터리모듈과 약간의 갭만을 형성한 상태로 서로 인접하는 부위가 많이 존재한다.
상기 배터리모듈의 엔드플레이트나 클램프, 상기 로어케이스, 어퍼커버, 종멤버, 및 횡멤버 등은 대체로 금속성 재질로 이루어져 있어서, 상기와 같이 배터리모듈과 약간의 갭만을 형성한 부위는 잠재적으로 커패시터로 기능할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 배터리팩의 내부에서는, 어떤 원인에 의해 배터리셀의 발열이나 오프가스(OFF-GAS) 방출 등이 발생할 수 있는데, 이때 상기와 같이 커패시터로 기능할 수 있는 부위의 갭으로 상기 오프가스와 함께 이물질이 유입되면, 상기 갭에 의한 절연거리가 실질적으로 축소되는 효과가 발생하면서, 상기 갭을 형성하는 배터리모듈과 그 인접 부품에 축적되어 있던 전하들에 의해 아크(ARC)가 발생할 수 있고, 이는 배터리팩의 열폭주 및 화재로 발전할 수 있다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020170010531 A
본 발명은 배터리팩 내부에서 배터리모듈과 이에 인접한 부품들 사이에서 아크가 발생할 우려를 제거함으로써, 배터리팩의 열폭주 및 화재를 효과적으로 저감 내지는 방지할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 배터리팩의 안전성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 차량 배터리팩의 안전구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 배터리팩의 안전구조는,
양측의 엔드플레이트 사이에 다수의 배터리셀이 중첩된 상태로 조립된 다수의 배터리모듈들;
평면적으로 배치된 상기 배터리모듈들의 하측을 커버하는 로워케이스;
상기 로워케이스의 상측에 결합되며 상기 배터리모듈들의 상측을 커버하는 어퍼커버;
상기 배터리모듈의 엔드플레이트와 상기 로워케이스 사이에 구비되는 절연 재질의 제1차단부재;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1차단부재는 상기 배터리모듈의 엔드플레이트와 상기 로워케이스 사이가 국부적으로 좁아지는 부위에 구비될 수 있다.
상기 제1차단부재는 상기 로워케이스의 상측면에 국부적으로 부착될 수 있다.
상기 배터리모듈은 상기 양쪽의 엔드플레이트들을 상측과 하측에서 각각 연결하는 클램프에 의해 일체화되고;
상기 로워케이스와 상기 배터리모듈의 클램프가 마주하는 부위에는 절연 재질의 제2차단부재가 구비될 수 있다.
상기 제2차단부재는 상기 로워케이스 상측면의 상기 제1차단부재들 사이에 국부적으로 부착될 수 있다.
상기 배터리모듈들의 상측을 마주하는 상기 어퍼커버의 내측면에는 절연 재질의 제3차단부재가 구비될 수 있다.
상기 배터리팩의 배터리모듈들 사이에는 다수의 종멤버와 횡멤버가 장착되고;
상기 종멤버와 횡멤버들 중, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트의 측단부에 인접한 것에는 절연 재질의 제4차단부재가 구비될 수 있다.
상기 평면적으로 배치된 배터리모듈들의 상측에는 배터리팩에 필요한 전기부품을 장착하기 위한 마운팅브라켓이 구비되고;
상기 전기부품은 상기 마운팅브라켓의 상측에 장착되며;
상기 마운팅브라켓의 하측면에는 절연 재질의 제5차단부재가 구비될 수 있다.
상기 마운팅브라켓의 상측에 장착되는 전기부품은 PRA(Power Relay Assembly)일 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 배터리팩의 안전구조는,
중첩된 다수의 배터리셀 양측을 엔드플레이트로 감싸고, 상기 엔드플레이트들은 상측과 하측에서 클램프로 연결되도록 구성된 다수의 배터리모듈들;
평면적으로 배치된 상기 다수의 배터리모듈들을 하측에서 감싸는 로워케이스;
상기 다수의 배터리모듈을 상측에서 감싸며, 상기 로워케이스에 결합되는 어퍼커버;
상기 다수의 배터리모듈들 사이에 위치하도록, 상기 로워케이스에 결합되는 다수의 종멤버 및 횡멤버;
상기 로워케이스, 어퍼커버, 종멤버 및 횡멤버 중 적어도 하나 이상에, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트 및 클램프와 인접한 부분을 마주하도록 구비되는 절연 재질의 다수의 차단부재;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 차단부재는,
상기 로워케이스와 상기 배터리모듈의 엔드플레이트 사이에 구비되는 제1차단부재;
상기 로워케이스와 상기 배터리모듈의 클램프 사이에 구비되는 제2차단부재;
상기 어퍼커버의 내측면에 구비되는 제3차단부재;
상기 종멤버 또는 횡멤버와 상기 배터리모듈의 엔드플레이트 사이에 구비되는 제4차단부재;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1차단부재는 엔드플레이트의 양단부에 대향하도록, 상기 배터리모듈들이 중첩된 방향을 따라 길게 국부적으로 구비될 수 있다.
상기 제2차단부재는 상기 배터리모듈들이 중첩된 방향을 따라 길게 국부적으로, 상기 제1차단부재들 사이에 구비될 수 있다.
상기 평면적으로 배치된 배터리모듈들의 상측에는 배터리팩에 필요한 전기부품을 장착하기 위한 마운팅브라켓이 구비되고;
상기 전기부품은 상기 마운팅브라켓과 어퍼커버의 사이 공간에 장착되며;
상기 마운팅브라켓의 하측면에는 내열 및 절연 재질의 제5차단부재가 구비될 수 있다.
상기 마운팅브라켓과 어퍼커버의 사이 공간에 장착되는 전기부품은 PRA(Power Relay Assembly)일 수 있다.
상기 로워케이스, 어퍼커버, 종멤버 및 횡멤버 중, 상기 차단부재가 구비된 것은, 금속성 재질로 이루어져서, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트나 클램프와 함께 잠재적인 커패시터로 기능할 수 있는 것이다.
상기 로워케이스, 어퍼커버, 종멤버 및 횡멤버 중, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트나 클램프와의 사이에서, 화재를 유발하는 아크를 발생시킬 염려가 높은 부위에, 상기 차단부재가 설치되어, 상기 아크가 발생하는 것을 원천적으로 방지하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 배터리팩 내부에서 배터리모듈과 이에 인접한 부품들 사이에서 아크가 발생할 우려를 제거함으로써, 배터리팩의 열폭주 및 화재를 효과적으로 저감 내지는 방지할 수 있도록 하고, 궁극적으로 배터리팩의 안전성을 크게 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 차량 배터리팩의 구조를 예시한 도면,
도 2는 도 1의 배터리팩에 수용되는 배터리모듈을 예시한 도면,
도 3은 도 2의 배터리모듈에서 배터리셀을 제외한 엔드플레이트와 클램프를 도시한 도면,
도 4는 도 1의 배터리팩의 평면도,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 제1차단부재 및 제2차단부재가 로워케이스에 적용된 실시예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 제3차단부재가 어퍼커버에 적용된 실시예를 도시한 도면,
도 8은 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면에 해당되는 도면으로서, 본 발명에 따른 제1 내지 제4차단부재가 적용된 것을 도시한 도면,
도 9는 도 4의 Ⅸ-Ⅸ선 단면에 해당되는 도면으로서, 본 발명에 따른 제5차단부재가 적용된 것을 도시한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 차량의 배터리팩(1)을 도시한 것이고, 도 2와 도 3은 상기 배터리팩(1)에 수용되는 배터리모듈(3)의 구조를 설명한 것이며, 도 4는 상기 배터리팩(1)의 평면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리팩(1)에 수용되는 다수의 배터리모듈(3)들은 단일층을 형성하도록 평면적으로 배치되며, 이들 배터리모듈(3)들의 하측은 로워케이스(5)에 의해 커버되며, 상측은 어퍼커버(7)에 의해 커버된다.
상기 배터리팩(1)에는 상기와 같이 배치되는 배터리모듈(3)들 사이로 다수의 종멤버(9)와 횡멤버(11)가 구비되어, 상기 배터리팩(1)의 강성을 향상시키고, 상기 배터리모듈(3)을 고정시키는 지지대 역할 등을 수행하도록 되어 있다.
여기서, 상기 종멤버(9)는 차량의 전후방향을 따라 길게 배치되는 것을 말하며, 상기 횡멤버(11)는 차량의 폭방향을 따라 길게 배치되는 것을 말한다.
상기 배터리모듈(3)은 다수의 배터리셀(13)들이 중첩된 상태로 양단에 엔드플레이트(15)를 구비하고, 이들 엔드플레이트(15)들을 구조적으로 서로 연결하여 구성하는데, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 엔드플레이트(15)들 사이를 구조적으로 연결하기 위해 다수의 연결로드(17)와 클램프(19)가 사용된다.
상기 연결로드(17)들은 상기 양쪽 엔드플레이트(15) 사이에 끼워진 상태에서 나사로 엔드플레이트(15)에 고정되므로, 상기 엔드플레이트(15)에는 상기 연결로드(17)가 결합되는 부위가 상대적으로 다른 부위보다 외측으로 더 돌출되게 되며, 이렇게 돌출된 부위는 인접한 부품들과의 갭이 상대적으로 더 좁아지게 하여, 이 부위에서 아크 발생 우려가 높다고 볼 수 있다.
또한, 상기 클램프(19)는 엔드플레이트(15)의 중앙 상측과 하측에 결합되는데, 이 클램프(19)도 인접한 부품과의 갭이 좁아지게 하므로, 클램프(19)가 위치한 부위도 상대적으로 아크 발생의 우려가 높다고 볼 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, A와 같이 엔드플레이트(15)의 양단부 하측과 로워케이스(5) 사이 간격이 국부적으로 좁아지게 되며, B와 같이 엔드플레이트(15) 양단부 측면과 횡멤버(11) 사이 간격이 국부적으로 좁아지게 되고, C와 같이 클램프(19)와 로워케이스(5) 사이 간격이 국부적으로 좁아지게 되며, D와 같이 클램프(19)와 어퍼커버(7) 사이 간격이 국부적으로 좁아지게 되며, 이들 A, B, C, D와 같은 부위에서 상대적으로 아크 발생 가능성이 높다고 볼 수 있는 것이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명 차량 배터리팩(1)의 안전구조의 실시예는, 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15)와 상기 로워케이스(5) 사이가 국부적으로 좁아지는 부위에 구비되는 절연 재질의 제1차단부재(21)를 포함하여 구성된다.
상기 제1차단부재(21)는 상기 로워케이스(5)의 상측면에 상기 엔드플레이트(15)의 양단부에 대향하도록, 상기 배터리모듈(3)들이 중첩된 방향을 따라 길게 긴 띠와 같은 형태로 국부적으로 구비될 수 있다.
따라서, 도 5의 A로 표시된 부위에서 아크가 발생하는 것을 효과적으로 예방할 수 있게 된다.
또한, 상기 로워케이스(5)와 상기 배터리모듈(3)의 클램프(19)가 마주하는 부위에는 절연 재질의 제2차단부재(23)가 구비된다.
상기 제2차단부재(23)는 상기 로워케이스(5) 상측면의 상기 제1차단부재(21)들 사이에 국부적으로 부착된다.
따라서, 도 5의 C로 표시된 부위에서 아크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
참고로, 상기 배터리모듈(3)의 클램프(19)가 설치된 부위 주변으로는 상기 로어케이스 상측에 배터리셀(13)과 로워케이스(5) 사이의 열전달이 용이하게 이루어지도록 하는 갭필러(gap filler; 25)가 구비되며, 상기 제2차단부재(23)는 상기 갭필러(25)와 로워케이스(5) 사이에 구비될 수 있다.
한편, 상기 배터리모듈(3)들의 상측을 마주하는 상기 어퍼커버(7)의 내측면에는 절연 재질의 제3차단부재(27)가 구비된다.
상기 제3차단부재(27)는 도 7에 예시된 바와 같이 상기 어퍼커버(7)의 내측면 거의 대부분에 걸쳐서 구비되도록 할 수 있다.
따라서, 도 5의 D로 표시된 부위에서 아크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 배터리팩(1)의 배터리모듈(3)들 사이에는 다수의 종멤버(9)와 횡멤버(11)가 장착되고; 상기 종멤버(9)와 횡멤버(11)들 중, 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15)의 측단부에 인접한 것에는 절연 재질의 제4차단부재(29)가 구비될 수 있다.
따라서, 도 5의 B로 표시된 부위에서 아크가 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 9는 도 4의 Ⅸ-Ⅸ 단면에 해당되는 도면으로서, 본 발명에 따른 제5차단부재(31)가 적용된 것을 도시하고 있다.
즉, 도 9를 참조하면, 상기 평면적으로 배치된 배터리모듈(3)들의 상측에는 배터리팩(1)에 필요한 전기부품(35)을 장착하기 위한 마운팅브라켓(33)이 구비되고; 상기 전기부품(35)은 상기 마운팅브라켓(33)의 상측에 장착되며; 상기 마운팅브라켓(33)의 하측면에는 절연 재질의 제5차단부재(31)가 구비된 것이다.
이는 상기 마운팅브라켓(33)이 배터리모듈(3)의 상측 공간에 상기 전기부품(35)을 장착할 수 있도록 하므로, 상기 상측커버의 상기 전기부품(35)이 장착되는 부위는 도시된 바와 같이 다른 부위들 보다 상대적으로 상측으로 돌출되므로, 이 돌출량을 작게 하여 배터리팩(1)이 보다 컴팩트하게 구성하기 위해서는, 상기 마운팅브라켓(33)과 배터리모듈(3) 사이의 공간이 매우 협소해질 수 있으며, 그에 따라 이 부위에서 아크가 발생할 가능성이 높아지기 때문이다.
따라서, 상기 제5차단부재(31)는 상기 마운팅브라켓(33)의 하측과 상기 배터리모듈(3)의 상측 사이에서 아크가 발생하는 것을 효과적으로 방지하기 위한 것이다.
상기 마운팅브라켓(33)의 상측에 장착되는 전기부품(35)은 PRA(Power Relay Assembly)일 수 있다.
참고로, 상기 제1차단부재 내지 제5차단부재는 상기와 같이 아크가 발생하는 것을 방지하기 위해 절연 재질로 구성되되, 내열 기능도 구비한 재료로 구성하여 열적 내구성도 확보하도록 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명 차량 배터리팩(1)의 안전구조는 다음과 같이 표현될 수 있다.
즉, 본 발명 차량 배터리팩(1)의 안전구조는, 중첩된 다수의 배터리셀(13) 양측을 엔드플레이트(15)로 감싸고, 상기 엔드플레이트(15)들은 상측과 하측에서 클램프(19)로 연결되도록 구성된 배터리모듈(3); 평면적으로 배치된 다수의 상기 배터리모듈(3)들을 하측에서 감싸는 로워케이스(5); 상기 다수의 배터리모듈(3)을 상측에서 감싸며, 상기 로워케이스(5)에 결합되는 어퍼커버(7); 상기 다수의 배터리모듈(3)들 사이에 위치하도록, 상기 로워케이스(5)에 결합되는 다수의 종멤버(9) 및 횡멤버(11); 상기 로워케이스(5), 어퍼커버(7), 종멤버(9) 및 횡멤버(11) 중 적어도 하나 이상에, 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15) 및 클램프(19)와 인접한 부분을 마주하도록 구비되는 절연 재질의 다수의 차단부재를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 차단부재는, 상기 로워케이스(5)와 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15) 사이에 구비되는 제1차단부재(21); 상기 로워케이스(5)와 상기 배터리모듈(3)의 클램프(19) 사이에 구비되는 제2차단부재(23); 상기 어퍼커버(7)의 내측면에 구비되는 제3차단부재(27); 상기 종멤버(9) 또는 횡멤버(11)와 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15) 사이에 구비되는 제4차단부재(29)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1차단부재(21)는 엔드플레이트(15)의 양단부에 대향하도록, 상기 배터리모듈(3)들이 중첩된 방향을 따라 길게 국부적으로 구비될 수 있다.
상기 제2차단부재(23)는 상기 배터리모듈(3)들이 중첩된 방향을 따라 길게 국부적으로, 상기 제1차단부재(21)들 사이에 구비될 수 있다.
상기 평면적으로 배치된 배터리모듈(3)들의 상측에는 배터리팩(1)에 필요한 전기부품(35)을 장착하기 위한 마운팅브라켓(33)이 구비되고;
상기 전기부품(35)은 상기 마운팅브라켓(33)과 어퍼커버(7)의 사이 공간에 장착되며;
상기 마운팅브라켓(33)의 하측면에는 내열 및 절연 재질의 제5차단부재(31)가 구비될 수 있다.
상기 마운팅브라켓(33)과 어퍼커버(7)의 사이 공간에 장착되는 전기부품(35)은 PRA(Power Relay Assembly)일 수 있다.
실질적으로, 상기 로워케이스(5), 어퍼커버(7), 종멤버(9) 및 횡멤버(11) 중, 상기 차단부재가 구비된 것은, 금속성 재질로 이루어져서, 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15)나 클램프(19)와 함께 잠재적인 커패시터로 기능할 수 있는 것이다.
즉, 금속성 재질로 이루어진 상기 로워케이스(5) 등이 상기 배터리모듈(3)의 엔드플레이트(15) 등과 함께 잠재적인 커패시터로 기능하여, 양측에 전하를 축적하고 있을 수 있고, 경우에 따라서는 상기 축적된 전하에 의해 화재를 유발하는 아크가 발생할 수 있는데, 이와 같은 아크의 발생을 상기 차단부재가 원천적으로 방지할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 배터리팩
3; 배터리모듈
5; 로워케이스
7; 어퍼커버
9; 종멤버
11; 횡멤버
13; 배터리셀
15; 엔드플레이트
17; 연결로드
19; 클램프
21; 제1차단부재
23; 제2차단부재
25; 갭필러
27; 제3차단부재
29; 제4차단부재
31; 제5차단부재
33; 마운팅브라켓
35; 전기부품

Claims (17)

  1. 양측의 엔드플레이트 사이에 다수의 배터리셀이 중첩된 상태로 조립된 다수의 배터리모듈들;
    평면적으로 배치된 상기 배터리모듈들의 하측을 커버하는 로워케이스;
    상기 로워케이스의 상측에 결합되며 상기 배터리모듈들의 상측을 커버하는 어퍼커버;
    상기 배터리모듈의 엔드플레이트와 상기 로워케이스 사이에 구비되는 절연 재질의 제1차단부재;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1차단부재는 상기 배터리모듈의 엔드플레이트와 상기 로워케이스 사이가 국부적으로 좁아지는 부위에 구비되는 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1차단부재는 상기 로워케이스의 상측면에 국부적으로 부착되는 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리모듈은 상기 양쪽의 엔드플레이트들을 상측과 하측에서 각각 연결하는 클램프에 의해 일체화되고;
    상기 로워케이스와 상기 배터리모듈의 클램프가 마주하는 부위에는 절연 재질의 제2차단부재가 구비된 것;
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2차단부재는 상기 로워케이스 상측면의 상기 제1차단부재들 사이에 국부적으로 부착되는 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 배터리모듈들의 상측을 마주하는 상기 어퍼커버의 내측면에는 절연 재질의 제3차단부재가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 배터리팩의 배터리모듈들 사이에는 다수의 종멤버와 횡멤버가 장착되고;
    상기 종멤버와 횡멤버들 중, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트의 측단부에 인접한 것에는 절연 재질의 제4차단부재가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 평면적으로 배치된 배터리모듈들의 상측에는 배터리팩에 필요한 전기부품을 장착하기 위한 마운팅브라켓이 구비되고;
    상기 전기부품은 상기 마운팅브라켓의 상측에 장착되며;
    상기 마운팅브라켓의 하측면에는 절연 재질의 제5차단부재가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 마운팅브라켓의 상측에 장착되는 전기부품은 PRA인 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  10. 중첩된 다수의 배터리셀 양측을 엔드플레이트로 감싸고, 상기 엔드플레이트들은 상측과 하측에서 클램프로 연결되도록 구성된 다수의 배터리모듈들;
    평면적으로 배치된 상기 다수의 배터리모듈들을 하측에서 감싸는 로워케이스;
    상기 다수의 배터리모듈을 상측에서 감싸며, 상기 로워케이스에 결합되는 어퍼커버;
    상기 다수의 배터리모듈들 사이에 위치하도록, 상기 로워케이스에 결합되는 다수의 종멤버 및 횡멤버;
    상기 로워케이스, 어퍼커버, 종멤버 및 횡멤버 중 적어도 하나 이상에, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트 및 클램프와 인접한 부분을 마주하도록 구비되는 절연 재질의 다수의 차단부재;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 차단부재는,
    상기 로워케이스와 상기 배터리모듈의 엔드플레이트 사이에 구비되는 제1차단부재;
    상기 로워케이스와 상기 배터리모듈의 클램프 사이에 구비되는 제2차단부재;
    상기 어퍼커버의 내측면에 구비되는 제3차단부재;
    상기 종멤버 또는 횡멤버와 상기 배터리모듈의 엔드플레이트 사이에 구비되는 제4차단부재;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1차단부재는 엔드플레이트의 양단부에 대향하도록, 상기 배터리모듈들이 중첩된 방향을 따라 길게 국부적으로 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2차단부재는 상기 배터리모듈들이 중첩된 방향을 따라 길게 국부적으로, 상기 제1차단부재들 사이에 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 평면적으로 배치된 배터리모듈들의 상측에는 배터리팩에 필요한 전기부품을 장착하기 위한 마운팅브라켓이 구비되고;
    상기 전기부품은 상기 마운팅브라켓과 어퍼커버의 사이 공간에 장착되며;
    상기 마운팅브라켓의 하측면에는 내열 및 절연 재질의 제5차단부재가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 마운팅브라켓과 어퍼커버의 사이 공간에 장착되는 전기부품은 PRA인 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 로워케이스, 어퍼커버, 종멤버 및 횡멤버 중, 상기 차단부재가 구비된 것은, 금속성 재질로 이루어져서, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트나 클램프와 함께 잠재적인 커패시터로 기능할 수 있는 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 로워케이스, 어퍼커버, 종멤버 및 횡멤버 중, 상기 배터리모듈의 엔드플레이트나 클램프와의 사이에서, 화재를 유발하는 아크를 발생시킬 염려가 높은 부위에, 상기 차단부재가 설치되어, 상기 아크가 발생하는 것을 원천적으로 방지하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량 배터리팩의 안전구조.

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