KR20230107040A - A Battery Pack Equipped With A Heat Diffusion Prevention Function - Google Patents

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KR20230107040A
KR20230107040A KR1020220002946A KR20220002946A KR20230107040A KR 20230107040 A KR20230107040 A KR 20230107040A KR 1020220002946 A KR1020220002946 A KR 1020220002946A KR 20220002946 A KR20220002946 A KR 20220002946A KR 20230107040 A KR20230107040 A KR 20230107040A
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battery
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신은규
지호준
김승준
김경우
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

The present invention relates to a battery pack having a heat diffusion prevention function, and specifically, to a battery pack having a heat diffusion prevention function, including: a plurality of battery modules stacked in a vertical direction; coolant tanks positioned on the upper part of each of the plurality of battery modules; a frame for supporting the plurality of battery modules and the coolant tanks; and an auxiliary coolant tank provided on the upper side of the coolant tank positioned at the top.

Description

열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩{A Battery Pack Equipped With A Heat Diffusion Prevention Function}A Battery Pack Equipped With A Heat Diffusion Prevention Function}

본 발명은 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 관한 것으로, 구체적으로 복수개의 전지 모듈, 복수개의 전지 모듈 상부에 각각 위치하는 복수개의 냉각수 탱크, 냉각수 탱크를 이어주는 연결관, 보조 냉각수 탱크, 및 냉각수 탱크와 보조 냉각수 탱크를 이어주는 연결관이 구비됨으로써, 비정상적으로 온도가 상승하거나 화재 발생시 냉각수가 신속하게 주액될 수 있는 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack having a heat diffusion prevention function, and more specifically, a plurality of battery modules, a plurality of cooling water tanks respectively located on top of the plurality of battery modules, a connector connecting the cooling water tanks, an auxiliary cooling water tank, and cooling water. A battery pack equipped with a heat diffusion prevention function capable of quickly injecting cooling water in the event of an abnormal temperature increase or a fire by providing a connection pipe connecting a tank and an auxiliary cooling water tank.

최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다. Demand for secondary batteries capable of storing electrical energy produced due to the development of alternative energy due to air pollution and energy depletion due to the use of fossil fuels has recently increased. Secondary batteries capable of charging and discharging are closely used in daily life, such as being used in mobile devices, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.

현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지 셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.Secondary batteries, which are used as an energy source for various electronic devices indispensably used in modern society, are increasing in capacity due to the increase in usage and complexity of mobile devices and the development of electric vehicles. A plurality of battery cells are disposed in small devices to meet user demand, but a battery module electrically connecting a plurality of battery cells or a battery pack having a plurality of such battery modules is used in automobiles and the like.

한편, 전지 셀은 과충전, 과전류 또는 외부 충격 등 다양한 원인으로 인해 고온이나 화재가 발생하고, 이는 인근의 전지 셀 또는 전지 모듈로 전이되어 2차 피해를 유발할 수 있다.On the other hand, a high temperature or a fire occurs in a battery cell due to various causes such as overcharge, overcurrent, or external shock, which is transferred to a nearby battery cell or battery module and may cause secondary damage.

따라서 전술한 2차 피해 등을 방지하기 위해, 온도 상승을 억제하거나 화재를 초기에 진압할 수 있는 냉각성능이 우수한 전지 팩이 요구되고 있다.Therefore, in order to prevent the above-mentioned secondary damage, a battery pack having excellent cooling performance capable of suppressing a temperature rise or suppressing a fire at an early stage is required.

도 1은 종래기술에 따른 전지 팩을 나타낸 평면도이다. 도 1을 참조하면 종래기술에 따른 전지 팩은 팩 하우징(10), 팩 하우징(10)에 수납되는 전지 모듈(20), 전지 모듈(20) 상부에 위치하는 물탱크(30), 전지 모듈(20) 하부에 위치하는 컨트롤러(40), 및 센서(미도시)를 포함하여 구성된다.1 is a plan view showing a battery pack according to the prior art. Referring to FIG. 1, a battery pack according to the prior art includes a pack housing 10, a battery module 20 accommodated in the pack housing 10, a water tank 30 positioned above the battery module 20, and a battery module ( 20) It is configured to include a controller 40 located at the bottom and a sensor (not shown).

종래기술에 따른 전지 팩은 전지 모듈(20) 내부에 수납된 전지 셀에서 과충전, 과전류 및 외부의 충격 등으로 인해 고온의 열이 발생할 경우 센서를 통해 이를 인식하고 인식된 정보를 컨트롤러(40)로 송신하여 물탱크(30)를 작동하여 고온의 열을 냉각시키거나 고온의 열로 인해 발생하는 화재를 진압하고 있다.In the battery pack according to the prior art, when high temperature heat is generated due to overcharge, overcurrent, external shock, etc. in a battery cell stored inside the battery module 20, it recognizes it through a sensor and transmits the recognized information to the controller 40 The water tank 30 is operated to cool the high-temperature heat or suppress a fire caused by the high-temperature heat.

이러한 종래기술에 의하면 이벤트 발생시 물을 공급함으로써 전지 팩의 안전성을 높일 수 있으나, 고온의 열을 센싱한 후 컨트롤러(40)에 송신하고 이러한 신호에 의해 물탱크(30)를 작동시켜야 하기 때문에 구조적으로 매우 복잡할 뿐만 아니라 고온의 열이나 화재를 진압하는데 소모되는 시간이 길어지게 되어 신속성이 떨어진다는 문제점이 있다.According to this prior art, the safety of the battery pack can be increased by supplying water when an event occurs, but it is structurally necessary to sense high-temperature heat and transmit it to the controller 40 and operate the water tank 30 by this signal. In addition to being very complicated, there is a problem in that the time required to extinguish high-temperature heat or fire is prolonged, resulting in poor speed.

한국공개특허공보 제2021-0006570호Korean Patent Publication No. 2021-0006570

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에서는 전지 팩 내에서 고온의 열이나 화재 발생 시 별도의 센싱 수단 없이도 신속하면서도 확실하게 진압할 수 있는 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention aims to provide a battery pack equipped with a heat diffusion prevention function that can quickly and reliably suppress high-temperature heat or fire in a battery pack without a separate sensing means. do.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩은, 수직방향을 향해 적층된 복수개의 전지 모듈(100); 상기 복수개의 전지 모듈(100) 상부 각각에 위치하는 냉각수 탱크(200); 상기 복수개의 전지 모듈(100)과 냉각수 탱크(200)를 지지하기 위한 프레임(300); 및 최상부에 위치하는 상기 냉각수 탱크(200) 상측에 구비되는 보조 냉각수 탱크(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a battery pack having a heat diffusion prevention function according to the present invention includes a plurality of battery modules 100 stacked in a vertical direction; Cooling water tanks 200 positioned above each of the plurality of battery modules 100; a frame 300 for supporting the plurality of battery modules 100 and the cooling water tank 200; and an auxiliary cooling water tank 500 provided above the cooling water tank 200 located at the top.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 복수개의 냉각수 탱크(200)는 제1 연결관(400)에 의해 연통되는 구조인 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the plurality of cooling water tanks 200 are characterized in that they communicate with each other through the first connection pipe 400 .

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 제1 연결관(400)은 상하에 인접한 냉각수 탱크(200)를 연결하는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, the first connection pipe 400 is characterized in that it connects the cooling water tanks 200 adjacent to the top and bottom.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 냉각수 탱크(200)와 상기 보조 냉각수 탱크(500)를 연결하는 제2 연결관(600)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the battery pack according to the present invention is characterized in that a second connection pipe 600 connecting the cooling water tank 200 and the auxiliary cooling water tank 500 is further provided.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 전지 모듈(100)은, 복수개의 전지 셀(110), 상기 복수개의 전지 셀(110) 상부에 위치하는 상면 플레이트(130), 상기 복수개의 전지 셀(110) 하부에 위치하는 하면 플레이트(140), 상기 복수개의 전지 셀(110) 측면에 위치하는 한 쌍의 측면 플레이트(150), 및 상기 복수개의 전지 셀(110)을 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리(160)를 포함하고, 상기 상면 플레이트(130)에는 상기 냉각수 탱크(200)의 냉각수가 내부로 유입될 수 있도록 복수개의 관통홀(131)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the battery module 100 includes a plurality of battery cells 110, a top plate 130 positioned above the plurality of battery cells 110, and the plurality of battery cells 110 ) Bus bar assembly electrically connecting the bottom plate 140 located at the bottom, a pair of side plates 150 located at the side of the plurality of battery cells 110, and the plurality of battery cells 110 ( 160), and the top plate 130 is characterized in that a plurality of through holes 131 are formed through which the cooling water of the cooling water tank 200 flows into the inside.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 한 쌍의 측면 플레이트(150)에는 가장자리 부근에서 측면방향으로 소정길이 연장된 하나 이상의 체결부(151)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the pair of side plates 150 are characterized in that one or more fastening parts 151 extending a predetermined length in the lateral direction from the vicinity of the edge are provided.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 체결부(151)는 상기 프레임(300)에 고정되는 것을 특징으로 한다.Also, in the battery pack according to the present invention, the fastening part 151 is characterized in that it is fixed to the frame 300 .

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 냉각수 탱크(200)는 소정 온도 이상에서 파열되는 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the cooling water tank 200 is characterized in that it is made of a material that bursts at a predetermined temperature or higher.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 냉각수 탱크(200)는 소정 압력 이상에서 파열되는 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the cooling water tank 200 is characterized in that it is made of a material that bursts at a predetermined pressure or more.

또한 본 발명에 따른 전지 팩에서, 상기 냉각수 탱크(200)는 나일론(Nylon), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 및 알루미늄(Aluminium) 중 어느 하나 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the battery pack according to the present invention, the cooling water tank 200 is made of any one or more of nylon, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, and aluminum. characterized by being made.

또한 본 발명은 전술한 전지 팩을 포함하는 에너지 저장장치인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it is an energy storage device including the battery pack described above.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 의하면, 복수개의 전지 모듈 상부 각각에 냉각수 탱크가 구비되어 별도의 센싱 장치 없이도 신속하게 2차 피해를 방지할 수 있다는 이점이 있다.As described above, according to the battery pack having a heat diffusion prevention function according to the present invention, a cooling water tank is provided on each of the plurality of battery modules, so that secondary damage can be quickly prevented without a separate sensing device. there is

또한 본 발명에 따른 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 의하면, 서로 인접하는 냉각수 탱크들을 서로 이어주는 제1 연결관이 구비되어 있어 일시적으로 다량의 냉각수를 공급할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the battery pack having a heat diffusion prevention function according to the present invention, a first connection pipe connecting adjacent cooling water tanks is provided, so that a large amount of cooling water can be temporarily supplied.

또한 본 발명에 따른 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 의하면, 최상부에 위치하는 냉각수 탱크 상측에 보조 냉각수 탱크가 추가로 구비되어 있어 충분한 양의 냉각수를 공급할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the battery pack having a heat diffusion prevention function according to the present invention, an auxiliary cooling water tank is additionally provided above the cooling water tank located at the top, so that a sufficient amount of cooling water can be supplied.

게다가 본 발명에 따른 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 의하면, 전지 모듈 상부에 밀착된 상태로 냉각수 탱크가 구비되기 때문에 평소에는 전지 모듈의 냉각하는 기능을 수행할 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to the battery pack equipped with a heat diffusion prevention function according to the present invention, since the cooling water tank is provided in close contact with the upper part of the battery module, there is an advantage that it can perform a function of cooling the battery module normally.

도 1은 종래기술에 따른 전지 팩을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈과 냉각수 탱크의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 사시도이다.1 is a plan view showing a battery pack according to the prior art.
2 is a perspective view showing a battery pack according to a first preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of a battery module and a cooling water tank according to a first preferred embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of a battery module according to a first preferred embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a battery pack according to a second preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an embodiment in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

이하, 본 발명에 따른 열 확산 방지 기능이 구비된 전지 팩에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery pack equipped with a heat diffusion prevention function according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈과 냉각수 탱크를 나타낸 분해사시도이다.2 is a perspective view showing a battery pack according to a first preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing a battery module and a cooling water tank according to the first preferred embodiment of the present invention.

도 2 및 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩은 복수개의 전지 모듈(100), 복수개의 냉각수 탱크(200), 프레임(300), 제1 연결관(400), 보조 냉각수 탱크(500), 및 제2 연결관(600)을 포함하여 구성된다.2 and 3, the battery pack according to the present invention includes a plurality of battery modules 100, a plurality of cooling water tanks 200, a frame 300, a first connector 400, an auxiliary cooling water tank ( 500), and a second connection pipe 600.

전지 모듈(100)은 수직방향을 향해 복수개가 적층되어 있는 구조이며, 전지 모듈(100)의 구체적인 구성은 후술하기로 한다.The battery module 100 has a structure in which a plurality of cells are stacked in a vertical direction, and a detailed configuration of the battery module 100 will be described later.

냉각수 탱크(200)는 각 전지 모듈(100) 상부에 밀착한 상태로 위치하며, 냉각수 탱크(200)에 저장된 냉각수는 전지 모듈(100)에서 발생한 열을 식히거나 화재 등 이벤트 발생시 소화액으로 사용될 수 있다.The cooling water tank 200 is located in close contact with the upper portion of each battery module 100, and the cooling water stored in the cooling water tank 200 cools the heat generated in the battery module 100 or can be used as an extinguishing agent in case of an event such as a fire. .

한편, 냉각수 탱크(200)는 소정 온도 이상으로 가열되거나, 내부의 냉각수가 팽창하여 소정 압력이 인가될 때 파열될 수 있는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, the cooling water tank 200 is preferably made of a material that can be ruptured when heated to a predetermined temperature or higher or when a predetermined pressure is applied as the cooling water inside expands.

구체적으로 냉각수 탱크(200)의 소재로는, 나일론(Nylon), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 및 알루미늄(Aluminum) 중 어느 하나일 수 있지만, 소정 온도 이상으로 가열되거나 소정 압력 이상에서 파열됨으로써 냉각수가 방출될 수 있는 소재라면 이에 제한하지 않는다.Specifically, the material of the cooling water tank 200 may be any one of nylon, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, and aluminum, but at a predetermined temperature or higher It is not limited to this, as long as it is a material that can release cooling water by being heated to or bursting at a predetermined pressure or higher.

전지 모듈이나 전지 팩은 과열, 과전류 또는 외부의 충격 등 다양한 원인으로 인해 고열이나 화재가 발생할 수 있는데, 본 발명에서와 같이 상기와 같은 기능을 수행할 수 있는 전지 모듈(100)과 냉각수 탱크(200)가 구비됨으로써, 신속한 대응이 가능할 뿐만 아니라 별도의 센싱부재나 제어 부재가 필요하지 않아 에너지 밀도가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.A battery module or battery pack may cause high heat or fire due to various causes such as overheating, overcurrent, or external shock. As in the present invention, the battery module 100 and the cooling water tank 200 ) is provided, it is possible to quickly respond and prevent energy density from being lowered because a separate sensing member or control member is not required.

물론 전지 모듈이나 전지 팩이 정상적으로 작동할 시에는 냉각수 탱크(200)에 의해 쿨링 기능이 구현될 수 있음은 자명하다.Of course, it is obvious that the cooling function can be implemented by the cooling water tank 200 when the battery module or the battery pack operates normally.

프레임(300)은 높이 방향으로 적층된 전지 모듈(100)과 냉각수 탱크(200)를 지지 및 고정하는 역할을 수행하며, 수직 프레임(310)과 수평 프레임(320)을 포함하여 구성된다.The frame 300 serves to support and fix the battery modules 100 and the coolant tank 200 stacked in the height direction, and includes a vertical frame 310 and a horizontal frame 320 .

수직 프레임(310)은 적층된 전지 모듈(100)과 냉각수 탱크(200)의 측면들을 감싸도록 배치되며, 양측면, 전면 및 후면에 각각 위치할 수 있으나 필요에 따라서는 전면과 후면에는 생략될 수 있다.The vertical frame 310 is disposed to surround the side surfaces of the stacked battery modules 100 and the coolant tank 200, and may be located on both sides, front and rear surfaces, respectively, but may be omitted on the front and rear surfaces if necessary. .

여기서, 수직 프레임(310)은 플레이트 형상일 수 있으나, 이에 제한하지 않으며 긴 바(bar)이어도 무방하다.Here, the vertical frame 310 may have a plate shape, but is not limited thereto and may be a long bar.

수평 프레임(320)은 수직 프레임(310)의 상부를 연결하는 평판 형상일 수 있다. 비록 도면에는 도시하지 않았지만 전지 모듈(100) 아래에 별도의 지지 플레이트가 더 구비될 수 있다.The horizontal frame 320 may have a flat plate shape connecting the top of the vertical frame 310 . Although not shown in the drawings, a separate support plate may be further provided below the battery module 100 .

다음은 제1 연결관(400)에 관해 설명하기로 한다. 제1 연결관(400)은 각 전지 모듈(100) 상부에 밀착한 상태로 위치하는 냉각수 탱크(200)들을 서로 연결한다.Next, the first connection pipe 400 will be described. The first connection pipe 400 connects the cooling water tanks 200 located on top of each battery module 100 in a state of close contact with each other.

도 2를 예를 들어 설명하면, 가장 위에 위치하는 냉각수 탱크(200)와 중간에 위치하는 냉각수 탱크(200), 그리고 중간에 위치하는 냉각수 탱크(200)와 가장 아래에 위치하는 냉각수 탱크(200)를 서로 연결할 수 있도록 2개의 제1 연결관(400)이 구비될 수 있다.Referring to FIG. 2 as an example, the cooling water tank 200 located at the top and the cooling water tank 200 located in the middle, and the cooling water tank 200 located in the middle and the cooling water tank 200 located at the bottom Two first connection pipes 400 may be provided to connect them to each other.

물론 가장 위에 위치하는 냉각수 탱크(200)와 가장 아래에 위치하는 냉각수 탱크(200)를 연결하는 제1 연결관(400)이 추가로 구비될 수 있고, 또 전면뿐만 아니라 후면에도 동일한 구조의 제1 연결관(400)이 설치될 수 있다.Of course, the first connection pipe 400 connecting the uppermost cooling water tank 200 and the lowermost cooling water tank 200 may be additionally provided, and the same structured first connector 400 may be provided not only on the front side but also on the rear side. A connection pipe 400 may be installed.

따라서 가장 아래에 위치하는 전지 모듈(100)에서 화재 등 이벤트가 발생할 시, 중간 및 가장 위의 냉각수 탱크(200)에 저장된 냉각수가 공급될 수 있는 구조이어서, 신속하게 화재를 진압할 수 있다.Therefore, when an event such as a fire occurs in the battery module 100 located at the bottom, the cooling water stored in the middle and top cooling water tanks 200 can be supplied, so that the fire can be quickly extinguished.

이어서, 보조 냉각수 탱크(500)는 최상부에 위치하는 냉각수 탱크(200) 상측에 위치하며, 전지 모듈(100)에서 화재 등 이벤트 발생시 소화액으로 사용될 수 있다.Subsequently, the auxiliary cooling water tank 500 is located above the cooling water tank 200 located at the top, and can be used as an extinguishing agent when an event such as a fire occurs in the battery module 100.

즉, 보조 냉각수 탱크(500)는 최상부에 위치하는 냉각수 탱크(200)와 연통될 수 있도록 제2 연결관(600)에 의해 서로 연결된다.That is, the auxiliary cooling water tanks 500 are connected to each other through the second connection pipe 600 so as to communicate with the cooling water tank 200 positioned at the top.

따라서 냉각수 탱크(200)의 냉각수가 부족할 시 추가로 공급할 수 있어 완벽한 화재 진압이 가능하다.Therefore, when the coolant in the coolant tank 200 is insufficient, it can additionally be supplied, so that perfect fire suppression is possible.

물론, 제2 연결관(600)은 가운데에 위치하는 냉각수 탱크(200) 또는 가장 아래에 위치하는 냉각수 탱크(200) 중 어느 하나 이상과 보조 냉각수 탱크(500)를 연결할 수 있도록 복수개 구비될 수 있다.Of course, a plurality of second connection pipes 600 may be provided to connect at least one of the cooling water tank 200 located in the middle or the cooling water tank 200 located at the bottom to the auxiliary cooling water tank 500. .

도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈의 분해사시도이다. 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a battery module according to a first preferred embodiment of the present invention. It is a perspective view.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전지 모듈(100)은 복수개의 전지 셀(110), 완충패드(120), 상면 플레이트(130), 하면 플레이트(140), 측면 플레이트(150) 및 버스바 어셈블리(160)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 4, the battery module 100 according to the first preferred embodiment of the present invention includes a plurality of battery cells 110, a buffer pad 120, an upper plate 130, a lower plate 140, It includes a side plate 150 and a bus bar assembly 160.

전지 셀(110)은 셀 조립체, 셀 조립체를 수납하는 셀 케이스 및 한 쌍의 리드들을 포함하여 구성된다.The battery cell 110 includes a cell assembly, a cell case accommodating the cell assembly, and a pair of leads.

셀 조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 셀조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 셀조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 셀조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 셀조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.The cell assembly is a jelly-roll type cell assembly composed of a structure in which a separator is interposed between a long sheet-type positive electrode and a negative electrode and then wound, or a unit cell having a structure in which rectangular positive and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween. A stack-type cell assembly configured, a stack-folding cell assembly in which unit cells are wound by a long separation film, or a lamination-stack type cell assembly in which unit cells are stacked and attached to each other with a separator interposed therebetween, etc. can be made, but is not limited thereto.

상기와 같은 셀 조립체는 셀 케이스에 내장되며, 셀 케이스는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 셀 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.The cell assembly as described above is embedded in a cell case, and the cell case usually has a laminate sheet structure of inner layer/metal layer/outer layer. Since the inner layer is in direct contact with the cell assembly, it must have insulation properties and electrolyte resistance, and sealing properties, that is, the sealing portion where the inner layers are thermally bonded to each other, must have excellent thermal bonding strength for sealing with the outside. Materials for the inner layer may be selected from polyolefin resins such as polypropylene, polyethylene, polyethylene acrylic acid, and polybutylene, polyurethane resins, and polyimide resins, which have excellent chemical resistance and good sealing properties, but are not limited thereto, Polypropylene having excellent mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, and impact resistance and chemical resistance is most preferred.

내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.The metal layer in contact with the inner layer corresponds to a barrier layer that prevents moisture or various gases from penetrating into the battery from the outside, and a lightweight aluminum film having excellent formability can be used as a preferable material for the metal layer.

그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다. In addition, an outer layer is provided on the other side of the metal layer, and the outer layer can use a heat-resistant polymer having excellent tensile strength, moisture permeability, and air permeability to secure heat resistance and chemical resistance while protecting the electrode assembly, For example, nylon or polyethylene terephthalate may be used, but is not limited thereto.

한편, 양극 리드와 음극 리드로 이루어지는 리드들은 셀 조립체의 양극 탭과 음극 탭이 각각 전기적으로 연결된 후 케이스 외부로 노출되는 구조로 이루어지고, 상기와 같은 전지 셀은 일반적으로 알려져 있는 구성들에 해당되므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, the leads composed of the positive electrode lead and the negative electrode lead are made of a structure exposed to the outside of the case after the positive electrode tab and the negative electrode tab of the cell assembly are electrically connected to each other, and the battery cell as described above corresponds to generally known configurations. A more detailed description will be omitted.

완충부재(120)는 적재된 복수개의 전지 셀(110)의 최외곽에 위치하여 전지 셀(110)의 충방전시 반복적인 팽창 및 수축의 변화에 의해 발생하는 부피변화를 완충해 주고, 전지 셀(110)이 유동하는 것을 방지하며, 일 예로 다공성 구조의 고분자 수지일 수 있으나, 전지 셀(110)의 유동을 억제할 수 있는 소재라면 이에 제한하지 않는다.The buffer member 120 is located at the outermost part of the plurality of loaded battery cells 110 to buffer the volume change caused by repeated expansion and contraction changes during charging and discharging of the battery cells 110, and (110) is prevented from flowing, and may be, for example, a polymer resin having a porous structure, but any material capable of suppressing the flow of the battery cell 110 is not limited thereto.

상면 플레이트(130)는 수납된 전지 셀(110)들의 상면에 위치하며, 냉각수 탱크(200)를 지지하는 기능을 수행한다.The top plate 130 is positioned on top of the stored battery cells 110 and serves to support the cooling water tank 200 .

여기서, 상면 플레이트(130)에는 복수개의 관통홀(131)이 형성되어 있는데, 이들 관통홀(131)은 전지 셀(110)에서 발생한 열을 방출하고 나아가 냉각수 탱크(200)가 파열될 시 냉각수가 유입될 수 있는 통로로 작용된다.Here, a plurality of through-holes 131 are formed in the top plate 130, and these through-holes 131 release heat generated in the battery cell 110 and furthermore, when the coolant tank 200 is ruptured, the coolant It acts as a channel through which it can enter.

즉, 전지 모듈(100) 내부의 온도가 일정 범위 이상으로 올라가면 뜨거운 열기는 관통홀(131)을 경유하여 냉각수 탱크(200)로 전달되고, 이때 냉각수 탱크(200)가 파열되면 냉각수는 관통홀(131)을 통해 전지 모듈(100) 내부로 유입되므로, 전지 모듈(100)의 냉각이나 화재를 신속하게 제어할 수 있게 된다.That is, when the temperature inside the battery module 100 rises above a certain range, hot heat is transferred to the cooling water tank 200 via the through hole 131, and at this time, when the cooling water tank 200 is ruptured, the cooling water flows through the through hole ( 131), it is introduced into the battery module 100, so that cooling or fire of the battery module 100 can be quickly controlled.

전술한 기능을 수행할 수 있다면 관통홀(131)의 형상, 크기 및 개수는 특별히 제한하지 않는다.The shape, size and number of through holes 131 are not particularly limited as long as they can perform the aforementioned functions.

하면 플레이트(140)는 적재된 전지 셀(110)들의 하면에 위치하여 지지하는 역할을 한다.The lower plate 140 is positioned on the lower surface of the loaded battery cells 110 and serves to support them.

측면 플레이트(150)는 한 쌍으로 이루어지며, 완충부재(120)의 외측면에 각각 위치한다. 그리고 가장자리 부근에서 측면방향으로 소정길이 연장된 하나 이상의 체결부(151)가 구비되어 있는데, 이러한 체결부(151)를 통해 전지 모듈(100)이 수직 프레임(310)에 체결 고정된다.Side plate 150 is made of a pair, each located on the outer surface of the buffer member (120). And one or more fastening parts 151 extending a predetermined length in the lateral direction near the edge are provided, and the battery module 100 is fastened and fixed to the vertical frame 310 through these fastening parts 151 .

버스바 어셈블리(160)는 버스바와 버스바 프레임으로 구성되는데, 전지 셀들을 병렬 및/또는 직렬로 연결하기 위한 것으로, 전지 모듈의 전방 및/또는 후방에 장착되는데 이러한 버스바 어셈블리(160)는 공지된 구성에 해당되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.The bus bar assembly 160 is composed of a bus bar and a bus bar frame, which is for connecting battery cells in parallel and/or series, and is mounted on the front and/or rear of the battery module. Such a bus bar assembly 160 is known. Since it corresponds to the configured configuration, a detailed description thereof will be omitted.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 사시도이다.5 is a perspective view showing a battery pack according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전지 팩은 2개의 전지 모듈(100)과 2개의 냉각수 탱크(200)로 구성된 것을 제외하고는 도 2 내지 도 4에서 설명한 제1 실시예와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 5, the battery pack according to the second preferred embodiment of the present invention is the same as described in FIGS. 2 to 4 except for being composed of two battery modules 100 and two coolant tanks 200. Since it is the same as the first embodiment, description of the same configuration will be omitted.

비록 실시예 1을 통해서는 전지 모듈과 냉각수 탱크가 각각 3개씩이고, 실시예 2에서는 전지 모듈과 냉각수 탱크가 각각 2개씩인 것으로 표현하였으나, 이들은 일 예시에 불과할 뿐 전지 모듈과 냉각수 탱크는 필요에 따라 얼마든지 개수를 조절할 수 있다.Although in Example 1, each of the battery module and the cooling water tank is three, and in Example 2, the battery module and the cooling water tank are expressed as two, respectively, but these are only examples and the battery module and the cooling water tank are provided as necessary. You can adjust the number as you like.

또한 본 발명은 전술한 전지 팩을 포함하는 에너지저장장치일 수 있다.In addition, the present invention may be an energy storage device including the battery pack described above.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above information.

100 : 전지 모듈
110 : 전지 셀
120 : 완충패드
130 : 상면 플레이트
131 : 관통홀
140 : 하면 플레이트
150 : 측면 플레이트
151 : 체결부
160 : 버스바 어셈블리
200 : 냉각수 탱크
300 : 프레임
310 : 수직 프레임
320 : 수평 프레임
400 : 제1 연결관
500 : 보조 냉각수 탱크
600 : 제2 연결관100: battery module
110: battery cell
120: buffer pad
130: top plate
131: through hole
140: bottom plate
150: side plate
151: fastening part
160: bus bar assembly
200: coolant tank
300: frame
310: vertical frame
320: horizontal frame
400: first connector
500: auxiliary coolant tank
600: second connector

Claims (11)

수직방향을 향해 적층된 복수개의 전지 모듈;
상기 복수개의 전지 모듈 상부 각각에 위치하는 냉각수 탱크;
상기 복수개의 전지 모듈과 냉각수 탱크를 지지하기 위한 프레임; 및
최상부에 위치하는 상기 냉각수 탱크 상측에 구비되는 보조 냉각수 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.A plurality of battery modules stacked in a vertical direction;
a cooling water tank positioned above each of the plurality of battery modules;
a frame for supporting the plurality of battery modules and the cooling water tank; and
A battery pack comprising an auxiliary cooling water tank provided above the cooling water tank located at the top. 제1항에 있어서,
상기 복수개의 냉각수 탱크는 제1 연결관에 의해 연통되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1,
The battery pack, characterized in that the plurality of cooling water tanks are in communication with each other by a first connector. 제2항에 있어서,
상기 제1 연결관은 상하에 인접한 냉각수 탱크를 연결하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 2,
The battery pack, characterized in that the first connection pipe connects the cooling water tank adjacent to the upper and lower sides. 제1항에 있어서,
상기 냉각수 탱크와 상기 보조 냉각수 탱크를 연결하는 제2 연결관이 더 구비된 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1,
A battery pack further comprising a second connection pipe connecting the cooling water tank and the auxiliary cooling water tank. 제1항에 있어서,
상기 전지 모듈은, 복수개의 전지셀, 상기 복수개의 전지셀 상부에 위치하는 상면 플레이트, 상기 복수개의 전지셀 하부에 하면 플레이트, 상기 복수개의 전지셀 측면에 위치하는 한 쌍의 측면 플레이트, 및 상기 복수개의 전지셀을 전기적으로 연결하는 버스바 어셈블리를 포함하고,
상기 상면 플레이트에는 상기 냉각수 탱크의 냉각수가 내부로 유입될 수 있도록 복수개의 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1,
The battery module includes a plurality of battery cells, an upper plate positioned above the plurality of battery cells, a bottom plate positioned below the plurality of battery cells, a pair of side plates positioned on side surfaces of the plurality of battery cells, and the plurality of battery cells. Including a bus bar assembly electrically connecting the two battery cells,
The battery pack, characterized in that the upper plate is formed with a plurality of through-holes through which the cooling water of the cooling water tank flows into the inside. 제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 측면 플레이트에는 가장자리 부근에서 측면방향으로 소정길이 연장된 하나 이상의 체결부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 5,
The battery pack, characterized in that the pair of side plates are provided with one or more fastening parts extending a predetermined length in the lateral direction from the vicinity of the edge. 제6항에 있어서,
상기 체결부는 상기 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 6,
The battery pack, characterized in that the fastening portion is fixed to the frame. 제1항에 있어서,
상기 냉각수 탱크는 소정 온도 이상에서 파열되는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1,
The battery pack, characterized in that the cooling water tank is made of a material that bursts at a predetermined temperature or higher. 제1항에 있어서,
상기 냉각수 탱크는 소정 압력 이상에서 파열되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1,
The battery pack, characterized in that the cooling water tank is ruptured at a predetermined pressure or more. 제1항에 있어서,
상기 냉각수 탱크는 나일론(Nylon), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 및 알루미늄(Aluminum) 중 어느 하나 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1,
The battery pack, characterized in that the cooling water tank is made of at least one material from among nylon, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate and aluminum. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전지 팩을 포함하는 에너지저장장치.








An energy storage device comprising the battery pack according to any one of claims 1 to 10.
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