KR20230122559A - 전지 팩, 차량 및 전지 팩 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 전지 팩은, 내부 공간을 갖는 전지 하우징과, 상기 전지 하우징 내에 배치되는 복수의 셀 유닛, 및 상기 복수의 셀 유닛의 각 셀 유닛 당 각기 배치되는 복수의 배기 경로를 포함한다. 상기 전지 하우징은 상기 내부 공간을 복수의 분리된 수용 챔버로 구획하는 복수의 가로 빔을 포함하고, 상기 복수의 셀 유닛 각각은, 복수의 전지 셀을 포함한다. 상기 복수의 수용 챔버 각각에는, 상기 복수의 셀 유닛 중 적어도 2개의 셀 유닛이 수용되고, 상기 적어도 2개의 셀 유닛은 상기 적어도 2개의 셀 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 의해 분리되며, 상기 복수의 배기 경로 각각은 상기 셀 유닛 중 인접한 하나의 셀 유닛을 거치지 않고 각각의 셀 유닛과 대응하는 수용 챔버의 각 배기 장치를 연결한다.

Description

전지 팩, 차량 및 전지 팩 조립 방법{BATTERY PACK, VEHICLE AND METHOD FOR ASSEMBLING A BATTERY PACK}
본 발명의 실시예는 전지 팩, 차량 및 전지 팩의 조립 방법에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 물건과 사람들의 운송 수단은 전력을 동력원으로 사용하여 개발되고 있다. 전기 자동차는 이차 전지에 저장된 에너지를 사용하여 전기 모터에 의해 추진되는 자동차이다. 전기 자동차는 전지로만 구동되거나 가령 가솔린 발전기에 의해 적어도 부분적으로 구동되는 하이브리드 자동차일 수 있다. 또한, 전기 자동차는 전기 모터와 기존 연소 엔진의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로 전기 차량 전지(EVB) 또는 견인(트랙션) 전지는 전지 전기 차량(BEV)의 추진에 사용되는 전지이다. 전기 자동차 전지는 지속적인 시간 동안 전원을 공급하도록 설계되었기 때문에 시동, 조명 및 점화 전지와는 다르다. 충전식 또는 이차 전지는 충전과 방전을 반복할 수 있다는 점에서 일차 전지와 다르며, 후자는 화학 물질을 전기 에너지로 비가역적으로 변환할 뿐이다. 일반적으로 휴대전화, 노트북, 캠코더 등의 소형 전자기기의 전원은 소용량 이차 전지가 사용되고, 하이브리드 자동차 등의 전원은 고용량 이차 전지가 사용된다.
이차 전지는 고 에너지 밀도를 제공하기 위하여(예: 하이브리드 차량의 모터 구동용) 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 단위 전지 셀로 형성되는 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 필요한 전력량에 부합하고, 예컨대, 전기 차량의 고출력 이차 전지를 구현하기 위하여, 다수의 단위 전지의 전극 단자를 서로 연결하여 형성된다.
전지 모듈은 블록형(block) 구조 또는 모듈형(module) 구조로 구성될 수 있다. 블록형 구조에서, 각 전지 셀은 공통된 집전체 구조와 공통된 전지 관리 시스템에 연결된다. 모듈형 구조에서는, 서브 모듈이 다수의 전지 셀을 연결하여 형성되고, 전지 모듈은 다수의 서브 모듈을 연결하여 형성된다. 차량 애플리케이션에서 전지 시스템은 원하는 전압을 제공하기 위해 직렬로 연결된 복수의 전지 모듈로 구성되는 경우가 많다. 여기서 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 적층된 서브 모듈을 포함할 수 있으며, 전지 모듈에서 병렬로 연결된 셀을 포함하는 서브 모듈은 직렬로 연결되거나(XpYs) 직렬로 연결된 셀을 포함하는 서브 모듈은 병렬로 연결될 수 있다(XsYp).
전지 팩은 여러 개의 (일반적으로 동일한) 전지 모듈 세트이다. 이들은 원하는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해 직렬, 병렬 또는 두 가지를 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 전지 팩의 구성 요소에는 개별 전지 모듈과 그 사이에 전기 전도성을 제공하는 상호 연결부가 포함된다.
비정상적인 작동 상태의 경우 전지 팩은 일반적으로 전지 팩의 단자에 연결된 부하에서 분리되어야 한다. 따라서, 전지 시스템은 전지 모듈과 전지 시스템 단자 사이에 전기적으로 연결된 전지 차단 유닛(battery disconnect unit, BDU)을 더욱 포함한다. 전지 차단 유닛(BDU)은 전지 팩과 차량의 전기 시스템 사이의 주요 인터페이스이다. 전지 차단 유닛(BDU)에는 전지 팩과 전기 시스템 사이의 고전류 경로를 열거나 닫는 전자 기계 스위치가 포함된다.
전지 팩의 열 제어를 제공하기 위해 이차 전지에서 발생하는 열을 효율적으로 방열, 방출 및/또는 소산하여 전지 모듈을 안전하게 사용할 수 있는 능동 또는 수동 열 관리 시스템이 전지 모듈에 포함된다 방열/방출/소산이 충분히 이루어지지 않으면 각 전지 셀 사이에 온도 편차가 발생하여 전지 모듈이 원하는(또는 설계된) 전력량을 더 이상 생성할 수 없게 된다. 또한, 전지 셀의 내부 온도가 상승하면 그 내부에서 비정상적인 반응이 일어나 이차 전지의 충방전 성능이 저하되고 이차 전지의 수명이 단축된다. 따라서, 전지 셀로부터 열을 효과적으로 방열/방출/소산하기 위한 전지 셀 냉각이 요구된다.
전지 셀 구성 요소의 발열 분해는 소위 열 폭주(thermal runaway)로 이어질 수 있다. 일반적으로 열 폭주는 온도 상승에 의해 가속되어 온도를 추가로 증가시키는 에너지 방출 과정을 말한다. 열 폭주는 온도 증가가 추가로 온도를 증가시키는 방식으로 조건을 변경하는 상황에서 발생하며, 종종 파괴적인 결과를 초래한다 이차 전지 시스템에서 열 폭주는 온도 상승에 의해 가속화되는 강한 발열 반응과 관련이 있다. 이러한 발열 반응에는 전지 팩 하우징 내에 일어나는 가연성 가스 조성물의 연소가 포함될 수 있다. 예를 들어, 전지 셀이 임계 온도(일반적으로 150℃ 이상) 이상으로 가열되면 열 폭주로 전환될 수 있다. 초기 발열은 셀 내부 단락, 결함 전기 접촉에서 발열, 인접 셀과의 단락과 같은 국부적 고장으로 인해 발생할 수 있다. 열 폭주 중에 고장난 전지 셀, 즉 국부적으로 고장난 전지 셀은 700℃를 초과하는 온도에 도달할 수 있다. 또한, 셀 하우징의 배기구를 통해 고장난 전지 셀 내부에서 대량의 뜨거운 가스가 전지 팩으로 분출된다. 배출 가스의 주 성분은 H2, CO2, CO, 전해질 증기 및 기타 탄화수소이다. 따라서 배출 가스는 가연성이며 잠재적으로 독성이 있다. 또한, 배출 가스는 전지 팩 내부의 가스 압력을 증가시킨다.
일반적으로 전지 시스템의 레이아웃에는 복수의 전지 셀이 포함된다. 여기서 복수의 전지 셀은 용이하고 효율적인 취급을 위해 적층 형태의 셀 스택(셀 모듈이라고도 함)으로 제공된다. 이에 따라 전지 시스템의 레이아웃에는 복수의 셀 스택이 포함된다. 기계적인 개념과는 무관하게 셀 스택은 전지 하우징의 구조에 의해 만들어지는 공간 내에 적절한 수로 패키징되기 위해 효율적인 방향으로 설치되는 것이 필요하다. 또한, 셀 스택 사이에는 견고한 기계적 구조를 위해 여러 개의 가로 빔과 세로 빔이 제공된다. 가로 빔 및/또는 세로 빔은 예를 들어 알루미늄 또는 강판 금속 부품으로 만들어진 압출 프로파일일 수 있고, 주조 하우징에서 가로 빔과 세로 빔은 구조용 리브 또는 주조 빔일 수 있다. 셀들 간의 전기적 연결은 일반적으로 버스 바와 같은 집전 구조체에 의해 구현되며 고전압 경로(HV 경로)는 소위 전지 정션 박스(Battery Junction Box, BJB)에 배치된 릴레이에 의해 전지 셀로부터 차단(또는 분리)될 수 있다.
열 폭주 시, 일반적인 안전 개념은 열 폭주 상태에 있는 하나 이상의 전지 셀로부터 배출된 고온의 배기 가스를 전지 팩 하우징을 관통해 안내되지 않도록 이동(또는 유동)시켜 배기 장치를 통해 전지 팩의 외부 환경으로 방출시키는 것을 포함한다. 열 폭주 시, 고전압(HV) 경로, 전류가 흐르는 부품 및 접지 전위에 연결된 다른 모든 전기 전도성 부품 사이에는 전기 아크가 발생할 위험이 있다. 이러한 현상은 금속 입자와 흑연을 포함한 배기 가스의 스트림이 전지 팩을 통과하는 과정에서 전지 셀의 상당 부분이 전기 전도성 침전물에 의해 오염됨에 따라 일어나게 된다.
본 발명은 열 폭주 시 전지 셀로부터 배출된 고온의 배기 가스로부터 전지 셀을 보호할 수 있도록 구성된 전지 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 내부 공간을 갖는 전지 하우징과, 상기 전지 하우징 내에 배치되는 복수의 셀 유닛, 및 상기 복수의 셀 유닛의 각 셀 유닛 당 각기 배치되는 복수의 배기 경로를 포함한다. 상기 전지 하우징은 상기 내부 공간을 복수의 분리된 수용 챔버로 구획하는 복수의 가로 빔을 포함하고, 상기 복수의 셀 유닛 각각은, 복수의 전지 셀을 포함한다. 상기 복수의 수용 챔버 각각에는, 상기 복수의 셀 유닛 중 적어도 2개의 셀 유닛이 수용되고, 상기 적어도 2개의 셀 유닛은 상기 적어도 2개의 셀 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 의해 분리되며, 상기 복수의 배기 경로 각각은 상기 셀 유닛 중 인접한 하나의 셀 유닛을 거치지 않고 각각의 셀 유닛과 대응하는 수용 챔버의 각 배기 장치를 연결한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기한 전지 팩을 포함하는 차량이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩의 조립 방법이 제공된다. 이 조립 방법은, 내부 공간을 정의하는 복수의 가로 빔, 복수의 셀 유닛, 복수의 스페이서 및 복수의 배기 장치를 포함하는 전지 하우징을 제공하는 단계와, 상기 전지 하우징의 내부 공간을 분리된 복수의 수용 챔버로 구획하도록 상기 복수의 가로 빔을 배치하는 단계, 및 상기 복수의 셀 유닛, 스페이서 및 배기 장치를 전지 하우징 내에 배치하는 단계를 포함한다. 상기 각 셀 유닛은 적층된 복수의 전지 셀을 포함하고, 상기 복수의 수용 챔버 각각에는, 상기 복수의 셀 유닛 중 적어도 2개의 셀 유닛이 수용되고, 상기 적어도 2개의 셀 유닛은 상기 적어도 2개의 셀 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 의해 분리된다. 상기 복수의 가로 빔 및 상기 복수의 셀 유닛은 적어도 하나의 배기 경로가 각각의 셀 유닛 당 제공되도록 배치되고, 각각의 배기 경로는 상기 셀 유닛 중 인접한 하나의 셀 유닛을 거치지 않고 각각의 셀 유닛과 대응하는 수용 챔버의 각 배기 장치와 연결한다.
본 발명의 추가 측면 및 특징은 종속항 및/또는 다음 설명으로부터 이해될 수 있다.
실시예에 따른 전지 팩은, 열 폭주 시 전지 셀로부터 배출된 고온의 배기 가스로부터 전지 셀을 보호할 수 있다.
본 개시의 측면 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 상세히 설명함으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 제1 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 제2 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 스페이서의 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전지 팩의 개략적인 평면도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전지 팩의 개략적인 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법을 설명한다. 동일한 인용 부호는 첨부된 도면 및 기재 설명 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소를 나타내므로 그 설명은 반복되지 않을 수 있다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에 예시된 실시 예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하고 본 개시의 측면 및 특징을 당업자에게 완전히 전달할 수 있도록 예로서 제공된다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 측면 및 특징에 대한 완전한 이해를 위해 필요하다고 생각되지 않는 프로세스, 요소 및 기술에 대해서는 설명하지 않을 수 있다. 일 구성 요소 또는 층이 다른 일 구성 요소 또는 층의 "위에", "연결되어" 또는 "결합한" 것으로 표현할 경우, 이는 다른 일 구성 요소 또는 층에 직접 연결될 수 있거나, 구성 요소 사이에 하나 이상의 개재된 또 다른 구성 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 유사하게, 층, 영역 또는 요소가 다른 층, 영역 또는 요소에 "전기적으로 연결된" 것으로 언급될 때, 그것은 다른 층, 영역 또는 요소에 직접 전기적으로 연결될 수 있거나 하나 이상의 중간 층, 영역 또는 그 사이의 요소와 간접적으로 전기적으로 연결되는 것을 의미한다. 또한, 요소 또는 층이 2개의 요소 또는 층 "사이에" 있는 것으로 언급되는 경우, 이는 2개의 요소 또는 층 사이의 유일한 요소 또는 층이 될 수 있거나, 또는 하나 이상의 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
도면에서, 구성 요소, 층 및 영역의 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장 및/또는 단순화될 수 있다 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타내며 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거된 항목의 임의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예를 기술할 때 "할 수 있다"를 사용하는 것은 "본 발명의 하나 이상의 실시예"를 의미한다. "적어도 하나의"과 같은 표현은 요소 목록 앞에 올 때 전체 요소 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "사용하다", "사용", "사용된"은 각각 "활용하다", "활용" 및 "활용된"라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "실질적으로", "약" 및 이와 유사한 용어는 정도가 아닌 근사치로 사용되며, 통상의 기술자에 의해 인식될 측정된 또는 계산된 값의 내재적 편차를 설명하고자 하는 것이다.
용어 "제1", "제2", "제3" 등은 다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구성요소, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 이러한 용어로 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어는 하나의 요소, 구성 요소, 영역, 레이어 또는 섹션을 다른 요소, 구성 요소, 영역, 레이어 또는 섹션과 구별하는 데 사용된다. 따라서, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 단일 형태의 표현은 달리 명시되지 않는 한 여러 구성 요소를 포함하는 것을 의미한다.
도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징과의 관계를 설명하기 위해 "아래", "위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 중 또는 작동 중인 장치의 다른 방향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌 경우 다른 요소 또는 특징 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"를 향하게 된다. 따라서, 예시 용어 "아래"는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향(예: 90도 회전 또는 다른 방향)으로 지정될 수 있으므로 여기에 사용된 공간적 상대 용어는 그에 따라 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수형의 표현은 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수형도 포함할 수 있다. 용어 "포함하다" 또는 "포함하는"은 특성, 영역, 고정된 수, 단계, 프로세스, 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 특정하지만, 다른 특성, 영역, 고정 숫자, 단계, 프로세스, 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 배제하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은 내부 공간을 제공하는 전지 하우징을 포함한다. 전지 하우징은 내부 공간을 복수의 분리된 수용 챔버로 구획하는 복수의 가로 빔을 포함한다. 예를 들어, 임의의 2개의 인접한 수용 챔버는 가로 빔 중 하나에 의해 서로 분리된다.
전지 팩은 전지 하우징 내부에 배열된 복수의 셀 유닛을 더 포함하고, 각각의 셀 유닛은 적층된 복수의 전지 셀을 포함한다. 전지 팩 내에 셀 유닛이 배치되어 유지되기 위하여, 셀 유닛은 수용 챔버 내에 배치된다. 따라서, 복수의 셀 유닛의 서브 세트는 가로 빔 중 적어도 하나에 의해 복수의 셀 유닛의 다른 서브 세트로부터 분리된다.
각각의 수용 챔버는 적어도 2개의 셀 유닛을 수용하고, 적어도 2개의 셀 유닛은 이들 사이에 배치된(또는 적층된) 적어도 하나의 스페이서에 의해 자체적으로 분리된다. 예를 들어, 전지 팩은 수용 챔버 당 적어도 하나의 스페이서를 포함한다. 셀 유닛 중 적어도 2개는 스페이서 중 하나를 사이에 두고 배치(또는 적층)된다. 일부 실시예에서, 적어도 2개의 셀 유닛 및 그 사이에 배치된 스페이서는 하나의 수용 챔버 내에 효율적으로 수용되어 셀 스택을 형성한다. 이에 따라 셀 스택은 적어도 2개의 셀 유닛과 적어도 하나의 스페이서를 포함한다. 여기서 적어도 2개의 셀 유닛과 적어도 하나의 스페이서는 교대로 적층될 수 있다.
실시예에 따른 전지 팩은 셀 유닛 당 적어도 하나의 배기 경로를 더 포함한다. 각각의 배기 경로는 인접한 셀 유닛를 거치지 않고(또는 통과하지 않고) 각각의 셀 유닛과 해당 수용 챔버의 각각의 배기 장치를 연결한다. 셀 유닛의 적어도 하나의 배기 경로는 각각의 셀 유닛의 전지 셀 중 적어도 하나로부터 배출된 배기 가스가 각각의 배기 장치와 유체 연통하도록 배치된다. 수용 챔버 중 하나에 배치된 하나의 셀 스택의 스페이서는 배기 경로가 수용 챔버 내의 인접한 셀 유닛을 거치지 않도록 배치된다. 가로 빔은 배기 가스가 하나의 수용 챔버에서 다른 수용 챔버로 통과할 수 없도록 한다. 따라서 배기 경로는 셀 스택 당 적어도 하나의 스페이서와 가로 빔에 의해 기하학적으로 한정된다.
구조적 관점에서 볼 때, 가로 빔은 셀 스택이 수용된 수용 챔버들 사이를 분리한다. 이 분리로 인해 일 열의 셀 스택으로 배출된 고온의 배기 가스로부터 인접한 열의 셀 스택을 효율적으로 보호할 수 있다. 또한 가로 빔에 의한 분리로 인해 배기 가스를 적절한 배기 장치로 효율적으로 안내할 수 있다. 각 셀 유닛에는 자체 인터페이스, 예를 들어, 배기 장치에 대한 자체 배기 경로가 있다. 이러한 스페이서와 가로 빔에 의한 셀 유닛의 공간적 분리 및 가로 빔에 의핸 셀 스택의 공간적 분리는 전지 팩의 전체적 파괴 위험을 감소시킬 수 있다. 셀 유닛의 배열 및 방향에 따라 고전압 경로의 적절한 레이아웃은 아크 위험을 최소화할 수 있다.
전지 하우징의 일부가 아닌 셀 유닛 사이에 적층되는 스페이서는, 각 유닛 셀 별로 하나의 압축 장치를 요구하는 대신에 적어도 2개의 셀 유닛과 적어도 하나의 스페이서를 포함하는 전체 셀 스택을 압축하기 위한 단일의 압축 장치를 제공할 수 있는 점에서 좋은 효과를 가져올 수 있다. 이러한 구성은 전지 팩의 제조성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 유닛은 양극 전지 팩 단자와 음극 전지 팩 단자 사이에 전기적으로 직렬 연결된다. 여기서 직렬 연결을 위한 직렬 연결부는 적어도 2개의 부분 직렬 연결부를 포함한다. 각 부분 직렬 연결부는 다수의 셀 유닛을 직렬로 연결한다. 실시예에 따라 스페이서에 의한 셀 스택 및/또는 셀 유닛의 공간적으로 분리된 열과 2개의 부분 직렬 연결부가 있는 애플리케이션 특정 고전압 경로 라우팅의 조합은 안전 성능과 비용 효율성을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 부분 직렬 연결부는 전지 내부의 아크를 방지하기 위해 전압 수준으로 연결되도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전지 팩은 적어도 2개의 부분 직렬 연결부를 선택적으로 상호 연결하는 적어도 하나의 차단 부재를 포함한다. 직렬 연결부는 선택적 전기 전도성 차단 부재에 의해 적어도 2개의 부분 직렬 연결부로 분할된다. 따라서, 직렬 연결부는 전체 직렬 연결의 전압보다 작은 전압을 갖는 부분 직렬 연결부로 일정 전압을 가지고 분할될 수 있다. 따라서 고전압 경로에는 상대적으로 적은 수의 분리 장치만이 필요하며 이로써 열 이벤트가 발생하면 결함이 있는 셀 스택의 전체 전압을 더 작은 단위로 분리(또는 감소)되어 아킹의 위험이 안정적으로 감소될 수 있다. 일부 실시예를 통해 차단 부재는 부분 직렬 연결부의 효율적인 분리를 달성하기 위해 스페이서 중 하나에 배치된다.
또 다른 실시예에 따르면, 전지 팩은 열폭주, 양극 전지 팩 단자와 음극 전지 팩 단자 사이의 쇼트, 및/또는 전지 팩을 포함하는 차량의 사고 시에 차단 부재를 개방하도록 구성된다. 위에서 언급한 각 경우는 열 이벤트 및/또는 아크를 유발할 수 있고, 나아가 심각한 안전 문제를 야기할 수 있다. 반면 본 발명의 실시예는 안전성이 향상된 전지 팩을 제공한다. 일부 실시예에서, 전지 팩의 전지 차단 유닛(Battery Disconnect Unit, BDU) 및/또는 전지 관리 모듈(Battery Management Module, BMM)은 차단 부재로 전달되는 차단 신호를 트리거(또는 출력)하여 차단 부재를 개방, 즉, 차단 부재가 전기 전도 상태에서 전기 절연 상태로 전환되도록 차단 부재를 제어한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 부분 직렬 연결부에 의한 셀 유닛은 서로 다른 수용 챔버에 배치된다. 즉, 수용 챔버는 동일한 부분 직렬 연결부를 통해 연결되지 않은 셀 유닛을 포함한다. 이는 동일한 수용 챔버 내의 셀 유닛과 동일한 수용 챔버 내의 셀 유닛들이 동일한 부분 직렬 연결부를 통해 연결되지 않도록 한다. 이에 따라 하나의 수용 챔버 내에 수용되어 하나의 부분 직렬 연결부에 의해 연결된 셀 유닛에서 일어나는 열 이벤트는, 같은 수용 챔버 내에 배치된 다른 셀 유닛에는 영향을 미치지 않는데 이는 이 다른 셀 유닛이 다른 부분 직렬 연결부에 연결되기 때문이다. 또한, 이웃한 수용 챔버 내에 배치된 셀 유닛에도 상기한 열 이벤트는 영향을 주지 않게 되는데, 이는 하나의 가로 빔에 의해 상기한 챔버들이 물리적으로 분리되기 때문이다.
다른 실시예에 따르면, 전지 팩은 셀 유닛들 중 하나의 셀 유닛에서 배출된 배기 가스를 각각의 배기 장치로 안내하도록 구성된 배기 가스 가이드를 포함한다. 이 배기 가스 가이드 통해 열 이벤트가 발생된 전지 셀에서 배출된 배기 가스는 배기 장치로 안내된다. 배기 가스 가이드는 효율적인 구성으로 이루어지기 위해 가로 빔의 부분 및/또는 가로 빔과 분리되어 배기 가스 가이드의 가변적인 배열을 가능한 가스 가이드부를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 수용 챔버는 배기 가스를 배기 장치로 효율적으로 이송(또는 배기)할 수 있도록 셀 유닛 당 적어도 하나의 배기 장치를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각각의 배기 장치는 수용 챔버 중 어느 하나의 내부 압력이 기준(또는 미리 결정된) 압력을 초과할 때 파열되고 열 이벤트가 발생하지 않으면 전지 팩을 효율적으로 밀봉하고 필요에 따라 배기 가스를 방출하도록 구성된 파열 멤브레인을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 각 셀 유닛의 전지 셀은 전기적으로 직렬 연결되어 각 셀 유닛 내에 전압을 제공한다.
다른 실시예에 따르면, 동일한 수용 챔버 내에 배치된 2개의 인접한 셀 유닛의 배기 경로는 2개의 인접한 셀 유닛 사이에 배치된 (또는 적층된) 스페이서를 통해 연장된다. 일부 실시예에서, 전지 하우징의 하부 커버(또는 바텀 커버), 전지 하우징의 상부 커버(또는 탑 커버) 및/또는 스페이서는 배기 장치 및 배기 가스 가이드의 단자를 포함할 수 있다. 이를 통해 배기 경로의 효율적인 배치와 필요한 경우 배기 가스의 이상적인 방출 이 가능하다.
다른 실시예에 따르면, 가로 빔 각각의 측면 확장은 전지 하우징의 측면 확장과 매칭(또는 상응하거나 동일하거나 실질적으로 동일)된다. 예를 들어, 가로 빔의 높이는 하우징의 하단(또는 바닥)에서 하우징의 상단까지 연장된다. 즉, 각각의 가로 빔은 하부 커버에서 상부 커버까지 연장된다. 이에 따라 가로 빔은 하나의 수용 챔버에서 다른 수용 챔버로 배기 가스가 흐르는 것을 효율적으로 방지하기 위해 셀 스택 사이에 분리(또는 이격)를 제공한다. 이러한 구성에 의해 수용 챔버들 사이에 배치되는 밀봉 부재를 생략할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 하우징은 하우징 내에 수집 챔버를 제공하는 내부 분리 부재를 포함하고, 각각의 배기 경로는 수집 챔버 내로 연장되도록 배치된다. 이 실시예에서 배기 가스는 수집 챔버에서 효율적으로 수집될 수 있다. 내부 분리 부재는 셀 스택과 전지 하우징의 상부 커버 사이 및/또는 셀 스택과 전지 하우징의 하부 커버 사이에 배치될 수 있다. 수집 챔버는 내부 분리 부재와 상부 커버 및/또는 하부 커버 각각 사이에 배치된다.
다른 실시예에 따르면, 하우징은 수집 챔버와 전지 팩의 외부 사이의 유체 연통을 위한 덕트 부재를 포함한다. 이를 통해 수집 챔버에서 수집된 배기 가스를 전지 팩 외부로 이상적인 상태로 방출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 전지 팩을 포함한 차량이 제공된다. 차량의 전지 팩은 그와 관련된 측면 및 특징을 실현하기 위해 임의의 적절한 조합으로 전술한 특징 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 전지 팩의 조립 방법을 제공한다. 이 실시예에 따른 조립 방법은, 내부 공간을 정의하는 복수의 가로 빔, 복수의 셀 유닛, 복수의 스페이서 및 복수의 배기 장치를 포함하는 전지 하우징을 제공하는 단계, 상기 전지 하우징의 내부 공간을 분리된 복수의 수용 챔버로 구획하도록 상기 복수의 가로 빔을 배치하는 단계, 및 상기 복수의 셀 유닛, 스페이서 및 배기 장치를 전지 하우징 내에 배치하는 단계를 포함한다. 상기 각 셀 유닛은 적층된 복수의 전지 셀을 포함하고, 상기 복수의 수용 챔버 각각에는, 상기 복수의 셀 유닛 중 적어도 2개의 셀 유닛이 수용되고, 상기 적어도 2개의 셀 유닛은 상기 적어도 2개의 셀 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 의해 분리되며, 상기 복수의 가로 빔 및 상기 복수의 셀 유닛은 적어도 하나의 배기 경로가 각각의 셀 유닛 당 제공되도록 배치되고, 각각의 배기 경로는 상기 셀 유닛 중 인접한 하나의 셀 유닛을 거치지 않고 각각의 셀 유닛과 대응하는 수용 챔버의 각 배기 장치와 연결한다. 이와 같은 조립 방법은 전술한 특징 중 임의의 것을 포함하는 전지 팩을 임의의 적절한 조합으로 조립하여 관련된 측면 및 특징을 달성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(300)의 개략도이다.
차량(300)은 전지 팩(10)에 배치된 충전식 전지 셀(20, 도 2 내지 도 6 참조)에 저장된 에너지를 사용하여 전기 모터(310)에 의해 추진된다. 전지 셀(20)은 셀 스택(27a, 27b, 27c)으로 적층(또는 정렬) 방식으로 배열된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(10)의 사시도이다.
전지 팩(10)은 내부 공간을 제공하는 전지 하우징(16)을 포함한다. 전지 하우징(16)은 내부 공간을 복수의 분리된 수용 챔버(17a, 17b, 17c)로 구획하는 복수의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)을 포함한다.
전지 팩(10)은 전지 하우징(16)의 내부 공간에 수용되는 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 포함한다. 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에 배열된다. 예를 들어, 하나의 셀 스택(27a)(도 2를 기준으로 좌측에 배치된 셀 스택)은 하우징(16)의 외부로부터 대응하는 수용 챔버(17a)를 향해 이동(도 2의 화살표 방향 참조)되어 수용 챔버(17a)에 유지(또는 지지)된다. 이와 같은 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 복수(예: 2개)의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)을 포함한다. 또한, 전지 팩(10)은 복수의 스페이서(31)를 포함한다. 다시 말해 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 각각의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f) 사이에 배치된 스페이서(31)를 포함한다.
따라서, 전지 팩(10)은 전지 하우징(16) 내에 배열된 복수의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)을 포함한다. 각각의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)은 적층된 복수의 전지 셀(예: 각형 전지 셀)을 포함한다. 각각의 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에는 적어도 2개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)이 수용된다. 각각의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)은 하나의 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 내에서 인접한 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f) 사이에 적층된 하나의 스페이서(31)에 의해 분리된다.
전지 팩(10)은 셀 유닛(30a, 30b, ..., 30f) 당 제공되는 적어도 하나의 배기 경로(32)(도 3 및 4 참조) 및 각각의 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에 대응하는 배기 장치(33)(도 3 및 4 참조)를 포함한다. 각각의 배기 경로(32)는 인접한 셀 유닛(30a, 30b)을 통과하지 않고, 다시 말해 인접한 셀 유닛과 유동적으로 연통하지 않고 대응하는 수용 챔버(17a, 17b, 17c)의 각 배기 장치(33)와 각각의 셀 유닛(30a, 30b, ..., 30d)을 연결한다.
도시된 실시예에서, 전지 팩(10)은 3열의 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 포함하지만, 본 발명에 있어 셀 스택은 3열의 셀 스택으로 한정되지 않는다. 전지 팩(10)에 대한 구조적 지지를 제공하고 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 유지하기 위해, 전지 팩(10)은 복수(예: 2개)의 세로 빔(13a, 13b) 및 복수(예: 4개)의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)을 포함한다. 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 세로 빔(13a, 13b) 사이에 배치되고 이에 연결된다.
본 실시예에 있어 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 서로 평행하게 배열되고, 복수의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 2개의 외측 가로 빔(12a, 12d) 및 2개의 내측 가로 빔(12b, 12c)을 포함한다. 그러나, 다른 실시예를 통해 전지 팩은 상이한 크기의 전지 팩으로 제공되기 위해 상이한 개수의 가로 빔 및/또는 상이한 크기의 세로 빔을 포함할 수 있다.
셀 스택(27a, 27b, 27c)과 내측 가로 빔(12b, 12c)은 2개의 외측 가로 빔(12a, 12d) 사이에 교대로 적층된다. 이에 따라 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 유지하기 위한 수용 챔버(17a, 17b, 17c)는 임의의 이웃하는 한 쌍의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 사이에 제공된다.
세로 빔 중 하나의 세로 빔(13a)으로부터 다른 세로 빔(13b)까지의 연장 방향으로 각각의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)의 길이는 셀 스택(27a, 27b, 27c)의 길이와 일치, 예를 들어, 동일하거나 실질적으로 동일하다. 이로 인해 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 한 쌍의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 사이에 배열되고 유지될 수 있다.
각 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)의 측면 연장은 전지 하우징(16)의 측면 연장에 매칭(matching)된다. 예를 들어, 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)의 높이(H)는 전지 하우징(16)의 높이(H)와 일치하도록 전지 하우징(16)의 하부 커버(19)(도 3 및 4 참조)로부터 전지 하우징(16)의 상부 커버(18)(도 3 및 도 4 참조)에 이른다. 이에 따라 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 및 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)에 의해 서로 분리되며, 이로 인해 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나로부터 다른 수용 챔버(17a, 17b, 17c)로 배기 가스(35)가 흐르지 않도록 또는 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나로부터 다른 수용 챔버(17a, 17b, 17c)로 배기 가스(35)의 흐름이 무시될 수 있다.
2개의 세로 빔(13a, 13b)은 서로 평행하게 배열되고, 2개의 세로 빔(13a, 13b) 각각은 제1 연장 방향을 따라 연장된다. 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 서로 평행하게 배열되며, 각각의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 제2 연장 방향을 따라 연장된다. 제1 연장 방향 및 제2 연장 방향은 서로 직교할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어, 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 및 2개의 세로 빔(13a, 13b)은 서로 수직으로 배열된다. 이에 따라 전지 팩(10)에는 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 수용하기 위한 직사각형 단면을 갖는 수용 챔버(17a, 17b, 17c)가 만들어진다.
각각의 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 제2 연장 방향으로 세로 빔(13a, 13b)을 관통해 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 내로 연장되는 복수의 패스너에 의해 2개의 세로 빔(13a, 13b)에 연결된다. 세로 빔(13a, 13b)은 패스너가 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)으로 연장될 수 있도록 하는 개구부를 갖는다.
세로 빔(13a, 13b) 및 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)은 일 실시예를 통해 압출 빔으로 이루어질 수 있다. 내측 가로 빔(12b, 12c)의 수는 셀 스택(27a, 27b, 27c)의 수에서 1을 뺀 수와 같다. 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 한 쌍의 인접한 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 사이에 장착된다.
전지 하우징(16)은 전지 하우징(16) 내부에 수집 챔버를 제공하는 내부 분리 부재를 포함하고, 각각의 배기 경로(32)는 수집 챔버 내로 연장되도록 배치된다. 전지 하우징(16)은 수집 챔버와 전지 팩(10)의 외부 사이의 유체 연통을 위한 덕트 부재를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(10)의 제1 단면도로서, 도 2에 도시된 전지 팩(10)에 있어 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)의 연장 방향에 대해 수직한 방향에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 3를 참고하면, 열 이벤트(T) 시, 셀 스택(27b)의 셀 유닛(30c)의 전지 셀(20) 중 하나의 온도가 상승되어 이 전지 셀(20)로부터 배기 가스가 방출되면, 배기 가스는 배기 경로(32)를 따라 흐르게 된다. 여기서 배기 통로(32)는 셀 스택(27b)의 상부 커버(18) 아래에 배열된다. 다시 말해 배기 통로(32)는 셀 스택(27b)과 상부 커버(18) 사이에 형성된다.
도 3을 더욱 참고하면, 열 이벤트(T)가 발생한 전지 셀(20)에서 방출된 배기 가스(35)는 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 중 내측 가로 빔(12b, 12c)으로 인해, 열 이벤트(T)가 발생한 수용 챔버(17b)에 인접한 수용 챔버(17a, 17c) 중 하나로 유입되지 못하고 해당 수용 챔버(17b)에 머물게 된다. 예를 들어, 내측 가로 빔(12b, 12c)으로 인해 셀 스택(27b)에 대응하는 배기 경로(32)는 인접한 수용 챔버(17a, 17c)의 인접한 셀 유닛(30a, 30c) 중 하나를 통과하도록 만들어지지 않는다. 이에 따라 배기 경로(32)는 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 인접한 셀 유닛(30a, 30b, 30d, 30e, 30f)을 거치지 않고 스페이서(31)를 통해 수용 챔버(17b)에 대응하는 배기 장치(33)와 셀 유닛(30c)을 연결한다.
전지 팩(10)은 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)당 하나의 배기 경로(32) 및 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 각각에 대해 하나의 배기 장치(33)를 포함한다. 각각의 배기 경로(32)는 인접한 셀 유닛(30a, 30b, …, 30d)을 거치지 않고 각각의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30d)을 대응하는 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 각각의 배기 장치(33)와 연결한다. 배기 장치(33)는 전지 하우징(16)의 하부 커버(19)에 배치된다.
각각의 수용 챔버(17a, 17b, 17c)는 셀 스택(27a, 27b, 27c)당 하나의 배기 장치(33), 예를 들어, 각각의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)은 배기 경로(32)를 통해 배기 장치(33) 중 하나와 연결된다.
각 배기 장치(33)는 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나의 압력이 기준 압력(예를 들어, 미리 결정된 압력)을 초과할 때 파열되도록 구성된 파열 멤브레인(36)을 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(10)의 제2 단면도로서, 도 2 및 도 3에 도시된 전지 팩(10)에 있어, 세로 빔(13a, 13b)의 연장 방향에 대해 수직한 방향에 따른 단면을 도시한 것이다. 도 4는 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 셀 스택(27b)의 셀 유닛(30c) 중 하나로부터 일어하는 열 이벤트(T)를 도시하고 있다.
배기 장치(33)는 셀 스택(27b)의 스페이서(31) 아래로 전지 하우징(16)의 하부 커버(19)에 배치된다. 예를 들어, 수용 챔버(17b) 내의 셀 스택(27b)의 셀 유닛(30c, 30d)의 배기 장치(33)는 셀 유닛(30c, 30d) 사이의 대응하는 스페이서(31) 아래에 배치된다. 이와 같이 각 셀 스택(27a, 27b, 27b)은 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f) 사이의 각각의 스페이서(31) 아래에 배치된 하나의 배기 장치(33)를 포함한다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서 배기 경로(32)는 셀 스택(27b)의 셀 유닛(30c)의 상부에 제공되며, 셀 유닛(30c)의 임의의 전지 셀(20) 위로 연장된다. 이에 따라, 셀 유닛(30c)의 임의의 전지 셀(20)로부 배출된 배기 가스(35)는 전지 셀(20)로부터 배기 경로(32)를 따라 스페이서(31)를 통해 대응하는 수용 챔버(17b)의 각 배기 장치(33)로 흐를 수 있다.
전지 팩(10)은 배기 가스 가이드(34)를 포함한다. 배기 가스 가이드(34)는 상부 커버(18)에 배열되고 고정된 복수(예를 들어, 2개)의 판금부를 포함한다. 배기 가스 가이드(34)는 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f) 중 하나로부터 발생된 배기 가스(35)를 스페이서(31)를 통한 배기 경로(32)에 의해 각각의 배출 장치(33)로 안내하도록 구성된다. 열 이벤트(T) 동안, 배기 가스 가이드(34)는 셀 유닛(30c)의 전지 셀(20)로부터 배기 가스(35)를 배기 장치(33)로 안내한다. 배기 가스 가이드(34)는 배기 장치(33)를 대향하여 전지 하우징(16)의 상부 커버(18)에 배치된다. 이에 따라, 배기 가스 가이드(34)는 스페이서(31) 위에 배치된다.
배기 장치(33)는 수용 챔버(17b)에서 셀 스택(27b)의 셀 유닛(30c, 30d)을 서로 분리하는 스페이서(31) 내에 배치된다. 따라서, 배기 경로(32)는 동일한 수용 챔버(17b)에 배치된 인접한 셀 유닛(30d)을 거치지 않고 셀 유닛(30c)을 대응하는 수용 챔버(17b)의 배기 장치(33)와 연결한다. 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 배기 경로(32)는 배기 가스(35)가 인접한 수용 챔버(17a, 17c)를 통과할 수 없도록 배열된다. 따라서, 배기 경로(32)는 인접한 수용 챔버(17a, 17c) 내에 배치된 인접 셀 유닛(30a, 30b, 30e, 30f) 중 어느 것도 거치지 않고 각각의 셀 유닛(30c, 30d)을 대응하는 수용 챔버(17b)의 배기 장치(33)와 연결한다.
셀 스택(27b)의 상부에 만들어지는 배기 경로(32)로 인해, 동일한 수용 챔버(17b) 내의 인접한 셀 유닛(30c, 30d)의 배기 경로(32)는 인접한 셀 유닛(30c, 30d) 사이에 배치된 스페이서(31)를 통해 연장된다. 동일한 수용 챔버(17b) 내에서 인접한 2개의 셀 유닛(30c, 30d)의 배기 경로(32)는 2개의 인접한 셀 유닛(30c, 30d) 사이에 적층된 스페이서(31)를 통해 연장된다.
인접한 셀 유닛(30c, 30d)의 배기 경로(32)는 배기 가스 가이드(34)로 인해 배기 경로(32)가 스페이서(31)에 도달할 때까지 중첩되지 않는다.
도 5는 스페이서(31)의 사시도를 도시한다. 도 5에 도시된 스페이서(31)는 전술한 전지 팩(10)의 스페이서(31)의 일 실시예이다.
스페이서(31)는 스페이서 프레임(37)을 포함한다. 예를 들어, 스페이서 프레임(37)은 판금으로 만들어질 수 있다.
스페이서(31)는 2개의 길이 방향 측면(또는 넓은면)(39a, 39b) 및 2개의 폭 방향 측면(또는 좁은면)(45)을 갖는다. 각 길이 방향 측면(39a, 39b)의 면적은 2개의 폭 방향 측면(45)의 면적보다 크다. 길이 방향 측면(39a, 39b)은 서로 평행하다. 예를 들어, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같은 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)에서, 스페이서(31)의 길이 방향 측면(39a, 39b) 각각은 셀 스택(27a, 27b, 27c) 중 하나의 전지 셀(20)과 접촉한다.
스페이서(31)는 2개의 배기 가스 덕트 부재(38a, 38b)를 포함한다. 배기 가스 덕트 부재(38a, 38b) 각각은, 예를 들어 용접, 클램핑 및/또는 접착에 의해 길이 방향 측면(39a, 39b) 중 하나에 부착된다. 배기 가스 덕트 부재(38a, 38b) 각각은, 배기 가스 덕트 부재(38a, 38b)와 길이 방향 측면(39a, 39b) 사이에 배기 경로(32)의 일부가 형성되도록 하나의 길이 방향 측면(39a)에서 다른 하나의 길이 방향 측면(39b)으로 연장된다.
도 6은 일 실시예에 따른 전지 팩(10)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 6에 도시된 전지 팩(10)은 도 6은 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 전지 팩(10)이다. 도 6에 있어, 직렬 연결부(42)와 부분 직렬 연결부(43a, 43b)는 화살표로 표시되어 있고, 화살표의 방향은 양극 전지 팩 단자(40)와 음극 전지 팩 단자(41) 사이에 흐르는 전류의 방향을 나타낸다.
셀 유닛(30a, 30b, …, 30f) 각각의 전지 셀(20)은 화살표로 도시된 바와 같이 전기적으로 직렬 연결된다. 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)은 양극 전지 팩 단자(40)와 음극 전지 팩 단자(41) 사이에서 직렬 연결부(42)로 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 도 6에 도시된 실시예에서 전지 팩(10)의 모든 전지 셀(20)은 직렬 연결부(42)로 연결된다.
직렬 연결부(42)는 2개의 부분 직렬 연결부(43a, 43b)를 포함하며, 각 부분 직렬 연결부(43a, 43b)는 다수(예를 들어, 하나 이상)의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)을 직렬로 연결한다. 도 6의 실시예에서, 2개의 부분 직렬 연결부(43a, 43b) 각각은, 3개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)을 전기적으로 상호 연결한다. 예를 들어, 하나의 부분 직렬 연결부(43a)는 직렬 연결로 3개의 셀 유닛(30a, 30c, 30e)을 전기적으로 상호 연결하고, 다른 하나의 부분 직렬 연결부(43b)는 직렬 연결로 나머지 3개의 셀 유닛(30b, 30d, 30f)을 전기적으로 상호 연결한다. 각각의 부분 직렬 연결부(43a, 43b)는 서로 다른 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에 배열된 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)을 연결한다. 하나의 부분 직렬 연결부(43a)는 각각 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에 직렬로 배열된 셀 유닛(30a, 30c, 30e)을 연결하며, 다른 하나의 부분 직렬 연결부(43b)는 각각 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에 직렬로 배열된 셀 유닛(30b, 30d, 30f)을 연결한다. 부분 직렬 연결부(43a, 43b) 중 하나에 연결되는 임의의 2개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30e)은 상이한 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에 배치된다.
전지 팩(10)은 적어도 2개의 부분 직렬 연결부(43a, 43b)를 선택적으로 상호 연결하는 차단 부재(44)를 포함한다. 전지 팩(10)은 열 폭주의 이벤트, 양극 전지 팩 단자(40)와 음극 전지 팩 단자(41) 사이의 쇼트 및/또는 전지 팩(10)을 포함하는 차량(300)의 사고 시에 차단 부재(44)를 개방하도록 구성된다. 이러한 차단 부재의 구성과 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)에 의한 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f)의 분리로 인해 전지 셀(20)이 전기 전도성 침전물로 오염될 수 있는 열 이벤트(T)의 경우에도, 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나 내에서 부분 직렬 연결부(43a, 43b) 중 하나에 의해 연결된 전지 셀(20)의 전압이 셀 유닛(30a, 30b, …, 30f) 중 하나의 전압보다 크지 않게 되는 것을 보장할 수 있다. 이처럼 본 실시예에서는 차단 부재(44)를 사용하는 것으로 아킹의 위험을 감소시킬 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 부분 직렬 연결부(43a, 43b) 각각의 전압이 3개의 셀 유닛(30a, 30b, … 30e)의 전지 셀(20)의 전압과 동일하도록 부분 직렬 연결부(43a, 43b)가 구성되고 차단 부재(44)가 배치된다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전지 팩(10)을 개략적으로 도시한 평면도이다. 이하 도 7에 도시된 전지 팩(10)에 대한 설명을 도 1 내지 도 6에 도시된 전지 팩(10)과의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. 도 7에 있어 직렬 연결부(42)와 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)는 화살표로 표시되며, 화살표의 방향은 양극 전지 팩 단자(40)와 음극 전지 팩 단자(41) 사이에 흐르는 전류의 방향을 나타낸다.
각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c)은 3개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)과 2개의 스페이서(31)를 포함하고, 스페이서(31) 중 하나는 동일한 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에서 임의의 2개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i) 사이에 배치된다.
직렬 연결부(42)는 3개의 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)를 포함하며, 각 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)는 다수의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)을 직렬로 연결한다. 이 실시예에서, 3개의 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c) 각각은 3개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)을 전기적으로 상호 연결한다. 예를 들어, 하나의 부분 직렬 연결부(43a)는 3개의 셀 유닛(30a, 30d, 30g)을 직렬 연결로 전기적으로 상호 연결하고, 다른 하나의 부분 직렬 연결(43b)은 직렬 연결로 3개의 셀 유닛(30b, 30e, 30h)을 전기적으로 상호 연결하고, 나머지 부분 직렬 연결부(43c)는 나머지 3개의 셀 유닛(30c, 30f, 30i)을 직렬 연결로 전기적으로 상호 연결한다. 각각의 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)는 서로 다른 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에 배치된 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)을 전기적으로 연결한다. 즉, 하나의 부분 직렬 연결부(43a)는 각각 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에 배치된 3개의 셀 유닛(30a, 30d, 30g)을 직렬로 연결하고, 다른 하나의 부분 직렬 연결부(43b)는 각각 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에 배치된 3개의 셀 유닛(30b, 30e, 30h)을 직렬로 연결하며, 나머지 하나의 부분 직렬 연결부(43c)는 각각 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에 배치된 셀 유닛(30c, 30f, 30i)을 직렬로 연결한다. 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c) 중 하나에 연결되는 임의의 2개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30e)은 상이한 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에 배열된다.
전지 팩(10)은 적어도 2개의 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)를 선택적으로 상호 연결하는 2개의 차단 부재(44)를 포함한다. 전지 팩(10)은 열 폭주의 이벤트 시, 양극 전지 팩 단자(40)와 음극 전지 팩 단자(41) 사이의 쇼트 및/또는 전지 팩(10)을 포함하는 차량(300)의 사고 시에 차단 부재(44)를 개방하도록 구성된다. 이러한 차단 부재의 구성과 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)에 의한 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)의 분리로 인해 전지 셀(20)이 전기 전도성 침전물로 오염될 수 있는 열 이벤트(T)의 경우에도, 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 중 하나에서 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c) 중 하나에 의해 연결된 전지 셀(20)의 전압이 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i) 중 하나의 전압보다 크지 않도록 되는 것을 보장할 수 있다. 이처럼 본 실시예에서는 2개의 차단 부재(44)를 사용하는 것으로 아킹의 위험을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 도 7의 실시예에서는 부분 직렬 연결부(43a,43b,43c) 각각의 전압이 3개의 셀 유닛(30a,30b..., 30i)의 전지 셀(20)의 전압과 동일하도록 부분 직렬 연결부(43a,43b,43c)가 구성되고, 차단 부재(44)가 배치된다. 여기서 차단 부재(44)의 수는 부분 직렬 연결부에 연결되는 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)의 수인 3에서 1을 뺀 수와 같다. 차단 부재(44)는 서로 다른 수용 챔버(17a, 17b, 17c)에 배치된 스페이서(31)에 배치된다.
도 7의 실시예는 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 마다 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)가 배치되고 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c) 사이에 차단 부재(44)가 각기 제공되는 경우에 비해, 가로 빔(12a, 12b, 12c, 12d)으로 인해 열 이벤트(T)의 경우 잠재적인 안전 관련 전압을 추가적으로 감소시킬 수 있어, 안정 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 당 하나의 셀 스택(27a, 27b, 27c) 내의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)이 부분 직렬 연결부(43a, 43b, 43c)에 의해 직렬로 연결되고 인접한 셀 스택(27a, 27b, 27c)이 차단 부재(44)에 의해 차단된 경우, 각각의 부분 직렬 연결부는 전술한 바와 같이 3개의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)의 전압으로 이어질 것이다. 그런데, 중간 셀 스택(27b)의 중간 셀 유닛(30e)에서 열 이벤트(T)가 발생되는 경우, 전기 전도성 증착물이 중간 수용 챔버(17b) 내에서 중간 셀 유닛(30e)에 이웃한 다른 셀 유닛(30d, 30f)에 도달하여 전체 셀 스택(27b)의 전지 셀(20)의 전압이 같아지도록 중간 수용 챔버(17b) 내의 전압이 이어질 수 있다. 이에 따라 각각의 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 내의 전압이 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)의 전압보다 작거나 같아지기 위해, 동일한 수용 챔버(17a, 17b, 17c) 내의 셀 유닛(30a, 30b, …, 30i)이 서로 차단 가능해야 하므로, 6개의 차단 부재가 필요할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 전지 팩
12a, 12b, 12c, 12d 가로 빔
13a, 13b 세로 빔
16 전지 하우징
17a, 17b, 17c 수용 챔버
18 상부 커버
19 하부 커버
20 전지 셀
27a, 27b, 27c 셀 스택
30a, 30b, …, 30i 셀 유닛
31 스페이서
32 배기 경로
33: 배기 장치
34 배기 가스 가이드
35 배기 가스
36 파열 멤브레인
37 스페이서 프레임
38a, 38b 배기 가스 덕트 부재
39a, 39b 길이 방향 측면
40 양극 전지 팩 단자
41 음극 전지 팩 단자
42 직렬 연결부
43a, 43b, 43c 부분 직렬 연결부
44: 차단 부재
45 폭 방향 측면
300 차량
310 전기 모터
H 높이
T 열 이벤트

Claims (15)

  1. 내부 공간을 갖는 전지 하우징;
    상기 전지 하우징 내에 배치되는 복수의 셀 유닛; 및
    상기 복수의 셀 유닛의 각 셀 유닛 당 각기 배치되는 복수의 배기 경로
    를 포함하고,
    상기 전지 하우징은 상기 내부 공간을 복수의 분리된 수용 챔버로 구획하는 복수의 가로 빔을 포함하고,
    상기 복수의 셀 유닛 각각은, 복수의 전지 셀을 포함하며,
    상기 복수의 수용 챔버 각각에는, 상기 복수의 셀 유닛 중 적어도 2개의 셀 유닛이 수용되고,
    상기 적어도 2개의 셀 유닛은 상기 적어도 2개의 셀 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 의해 분리되며,
    상기 복수의 배기 경로 각각은 상기 셀 유닛 중 인접한 하나의 셀 유닛을 거치지 않고 각각의 셀 유닛과 대응하는 수용 챔버의 각 배기 장치를 연결하는,
    전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 셀 유닛은 양극 전지 팩 단자와 음극 전지 팩 단자 사이에 전기적으로 직렬 연결되고,
    상기 직렬 연결을 위한 직렬 연결부는 복수의 부분 직렬 연결부를 포함하고, 상기 복수의 부분 직렬 연결부 각각은 다수의 셀 유닛을 서로 직렬로 연결하는, 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부분 직렬 연결부를 선택적으로 연결하는 차단 부재를 더욱 포함하는 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전지 팩은 열 폭주, 상기 양극 전지 팩 단자와 상기 음극 전지 팩 단자 사이의 쇼트, 및/또는 차량의 사고 시 상기 차단 부재를 개방시키도록 구성된 전지 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    각 부분 직렬 연결부에 연결되는 셀 유닛은 서로 다른 수용 챔버에 배치되는 전지 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 셀 유닛 중 하나의 셋 유닛에서 배치된 배기 가스를 각각의 배기 장치로 안내하도록 구성된 배기 가스 가이드를 더욱 포함하는 전지 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 각 수용 챔버는 셀 유닛 당 상기 배기 장치 중 적어도 하나의 배기 장치를 포함하는 전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배기 장치 각각은 상기 수용 챔버 중 어느 하나의 압력이 기준 압력을 초과하면 파열되는 파열 멤브레인을 포함하는 전지 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 각 셀 유닛의 전지 셀은 서로 전기적으로 직렬 연결되는 전지 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    동일한 수용 챔버 내에서 인접한 2개의 셀 유닛 사이에는 상기 인접한 2개의 셀 유닛의 배기 경로를 연장하는 스페이서가 배치되는 전지 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가로 빔 각각의 측면 연장은 상기 전지 하우징의 측면 연장에 매칭되는 전지 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전지 하우징은 상기 하우징 내부에 수집 챔버를 형성하는 내부 분리 부재를 포함하고,
    각각의 배기 경로는 상기 수집 챔버 내로 연결되도록 배치되는, 전지 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전지 하우징은 상기 수집 챔버와 상기 전지 팩 외부 사이의 유체 연통을 위한 덕트 부재를 포함하는 전지 팩.
  14. 제1항에 따른 전지 팩을 포함하는 차량.
  15. 내부 공간을 정의하는 복수의 가로 빔, 복수의 셀 유닛, 복수의 스페이서 및 복수의 배기 장치를 포함하는 전지 하우징을 제공하는 단계;
    상기 전지 하우징의 내부 공간을 분리된 복수의 수용 챔버로 구획하도록 상기 복수의 가로 빔을 배치하는 단계; 및
    상기 복수의 셀 유닛, 스페이서 및 배기 장치를 전지 하우징 내에 배치하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 각 셀 유닛은 적층된 복수의 전지 셀을 포함하고,
    상기 복수의 수용 챔버 각각에는, 상기 복수의 셀 유닛 중 적어도 2개의 셀 유닛이 수용되고, 상기 적어도 2개의 셀 유닛은 상기 적어도 2개의 셀 유닛 사이에 배치되는 스페이서에 의해 분리되며,
    상기 복수의 가로 빔 및 상기 복수의 셀 유닛은 적어도 하나의 배기 경로가 각각의 셀 유닛 당 제공되도록 배치되고,
    각각의 배기 경로는 상기 셀 유닛 중 인접한 하나의 셀 유닛을 거치지 않고 각각의 셀 유닛과 대응하는 수용 챔버의 각 배기 장치와 연결하는, 전지 팩의 조립 방법.
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US8778519B1 (en) 2013-01-26 2014-07-15 Tesla Motors, Inc. Battery pack exhaust nozzle
CN209183604U (zh) * 2018-12-27 2019-07-30 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱
CN112331981B (zh) * 2019-10-15 2021-09-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包和车辆
US20210359374A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and vehicle including the battery system

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