KR20230133621A - 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은, 팩 케이스, 팩 케이스의 내부에 구비되며, 다수의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리를 포함하는 셀 모듈, 셀 어셈블리의 상측에 배치되며, 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화 탱크 및 셀 어셈블리의 전측 및 후측 중 적어도 일측에 배치되며, 소화 탱크를 지지하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치{BATTERY PACK AND ENERGY STORAGE SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에도 안전성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 리튬 이차전지는, 전력 저장 장치(ESS: Energy Storage System) 등으로 그 응용 분야가 점차 증가하는 추세이다. 상기 리튬 이차전지는, 고전압 및 고전류를 제공할 수 있도록 여러 개의 배터리 셀들을 그 자체 또는 카트리지 등에 장착한 상태로 중첩 내지 적층해 밀집 구조로 만든 후, 이를 전기적으로 연결한 셀 모듈이나 배터리 팩으로 이용이 되고 있다. 일례로서, 상기 전력 저장 장치는 다양한 종류(예: 단독주택, 아파트 등)의 주택에 사용되는 주택용 배터리 팩의 집합으로 구성될 수도 있다.
이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀 중, 어느 하나의 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트는 다른 배터리 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 셀 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 여러 배터리 셀의 열적 이벤트를 일으키게 되어, 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 특히, 주택용 배터리 팩의 경우, 발화나 폭발이 발생하게 되면, 주택에 거주하는 사람의 안전을 해칠 수 있고, 주택의 화재로 확산되어 더욱 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있는 구성이 요구된다.
특히, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 제어하기 위한 구성이 배터리 팩 내에 안정적으로 고정되도록 하여, 전술한 열적 이벤트가 더 안정적으로 제어되도록 하는 것이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩 내부에서 발생된 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 팩 케이스와, 상기 팩 케이스의 내부에 구비되며, 복수의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리를 포함하는 셀 모듈과, 상기 셀 어셈블리의 상측에 배치되며, 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화 탱크 및 상기 셀 어셈블리의 전측 및 후측 중 적어도 일측에 배치되며, 상기 소화 탱크를 지지하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함한다.
바람직하게는, 상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 양측에 배치되며, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 탱크는, 상기 셀 어셈블리로부터 열이 인가되는 경우, 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리 측으로 상기 소화제를 배출하도록 구성되고, 상기 엔드 플레이트는 상하 방향에서 상기 소화 탱크의 저부 양측을 지지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔드 플레이트의 상측에는, 소정 면적을 가지며, 상기 소화 탱크의 저부 양측과 면 접촉하는 고정부가 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 엔드 플레이트의 상단으로부터 절곡되며, 상기 셀 어셈블리의 외측 방향을 따라 소정 길이로 연장 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 전측을 상하 방향에 대해 지지하는 제 1 플레이트 및 상기 셀 어셈블리의 후면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 후측을 상하 방향에 대해 지지하는 제 2 플레이트를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 제 1 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 전측에 상하 방향으로 결합되는 제 1 고정부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 고정부는, 상기 소화 탱크의 전측과 면 접촉될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부는 상기 제 2 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 후측에 상하 방향으로 결합되는 제 2 고정부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 2 고정부는, 상기 소화 탱크의 후측과 면 접촉될 수 있다.
바람직하게는, 상기 팩 케이스는, 상기 팩 케이스의 바닥부로부터 상하 방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 구비되는 가이드 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가이드 돌출부는, 상기 엔드 플레이트를 사이에 두고 상기 셀 어셈블리의 반대편에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가이드 돌출부는, 상기 셀 어셈블리의 전면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성되는 제 1 돌출부 및 상기 셀 어셈블리의 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성되는 제 2 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 전면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 2 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 2 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 후면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 후면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 팩은, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연결부는, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트의 상단과 상기 제 2 플레이트의 상단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제 1 연결부재 및 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트의 하단과 상기 제 2 플레이트의 하단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제 2 연결부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔드 플레이트를 통해, 소화 탱크를 팩 케이스 내에 보다 더 안정적으로 고정하여 팩 케이스 내부의 열적 이벤트를 신속히 제어할 수 있음과 동시에 셀 모듈의 스웰링 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 스웰링 방지를 위한 구조물과 별도로 소화 탱크의 지지를 위한 추가적인 구조물을 요구하지 않는 바, 제조 공정 효율을 높이면서 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며 보다 더 높은 에너지 효율을 갖는 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 전면에서 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩을 상측에서 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 팩에 구비된 엔드 플레이트의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 엔드 플레이트를 전면에서 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 엔드 플레이트를 상측에서 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5의 엔드 플레이트를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 배터리 팩의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1의 배터리 팩의 내부를 투영하여 상측에서 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 엔드 플레이트가 적용된 배터리 팩의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩(10)을 전면에서 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 팩(10)을 상측에서 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 배터리 팩(10)의 상세 구조를 나타낸 도면이다. 이 때, 도 4에서 후술되는 제 2 커버(120)의 도시는 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 전후 방향, Y축 방향은 X축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 팩 케이스(100), 셀 모듈(200), 소화 탱크(300) 및 엔드 플레이트(400)를 포함할 수 있다.
상기 팩 케이스(100)는, 내부에 셀 모듈(200)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 팩 케이스(100)에는 상기 셀 모듈(200)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 이러한 상기 팩 케이스(100)에 대해서는, 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 셀 모듈(200)은, 상기 팩 케이스(100)의 내부에 구비되며, 셀 어셈블리(210)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(210)는, 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 배터리 셀은 이차 전지를 의미할 수 있다. 상기 배터리 셀은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 상기 배터리 셀은 파우치형 전지셀일 수 있다.
이러한 상기 배터리 셀은, 일 방향으로 적층되게 배열되어 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배터리 셀은, 각각, 한 쌍의 전극 리드(212)를 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 배터리 셀의 한 쌍의 전극 리드(212)들은, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향 양측에 형성될 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 상측에 배치되고, 소화제를 내부에 보유할 수 있다. 이러한 상기 소화 탱크(300)는, 내부 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 소화제를 보유할 수 있다. 일례로서, 상기 소화제는 물, 소금물 및 부동액 등의 액체일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(300)는 상기 팩 케이스(100)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어 상기 소화제가 수용될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 셀 어셈블리(210)의 상부에 배치된 소화 탱크(300)로부터 소화제가 배출됨으로써, 상기 셀 어셈블리(210)의 열적 이벤트가 보다 용이하게 제어될 수 있다. 특히, 소화 탱크(300)에서 배출된 소화제는, 중력에 의해 하부 방향으로 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 소화제에 의한 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.
상기 엔드 플레이트(400)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전측 및 후측 중 적어도 일측에 배치될 수 있다. 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 소화 탱크(300)를 지지하도록 구성될 수 있다.
이러한 엔드 플레이트(400)에 의해, 상기 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이스(100) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전측 및 후측에만 배치될 수도 있다. 또는, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전측 및 후측에 각각 배치될 수도 있다.
본 실시예에서는, 예시적으로 엔드 플레이트(400)가 한 쌍으로 구비되는 것에 대해 설명한다.
상기 엔드 플레이트(400)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 팩 케이스(100)와 상기 셀 어셈블리(210) 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 양측에 배치되며, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 엔드 플레이트(400)의 가압을 통해, 상기 팩 케이스(100) 내의 상기 셀 모듈(200)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.
결국, 상기 엔드 플레이트(400)에 의해, 상기 셀 모듈(200)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상이 방지됨과 동시에 상기 소화 탱크(300) 또한 상기 팩 케이스(100) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 엔드 플레이트(400)가 상기 소화 탱크(300) 및 상기 셀 모듈(200) 모두를 지지하므로, 이들 부재를 고정하거나 지지하기 위한 추가적인 체결부품이나 체결 구조가 요구되지 않는다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 엔드 플레이트(400)를 통해, 상기 배터리 팩(10)의 조립 공정 효율을 높이고, 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며, 보다 더 높은 에너지 효율을 갖는 컴팩트한 구조의 배터리 팩(10)을 제공할 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상기 셀 어셈블리(100)로부터 열이 인가되는 경우, 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리(100) 측으로 상기 소화제를 배출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 엔드 플레이트(400)는 상하 방향에서 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측을 지지할 수 있다.
이러한 상기 엔드 플레이트(400)의 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측 지지를 통해, 상기 소화 탱크(300)의 소화제 배출 시에도 상기 소화 탱크(300)를 보다 안정적으로 지지할 수 있으며, 상기 소화 탱크(300)의 저부 외측으로의 상기 소화제 유출 또한 효과적으로 방지할 수 있어 상기 셀 어셈블리(100) 측으로의 소화제 투입 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 엔드 플레이트(400)의 상측에는, 소정 면적을 가지며, 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측과 면 접촉하는 고정부(412, 422)가 마련될 수 있다.
이러한 고정부(412, 422)에 의해, 상기 소화 탱크(300)는 더 안정적으로 지지될 수 있다.
또한, 상기 고정부(412, 422)는, 상기 엔드 플레이트(400)의 상단으로부터 절곡되며, 상기 셀 어셈블리의 외측 방향을 따라 소정 길이로 연장 형성될 수 있다. 즉, 상기 엔드 플레이트(400)는 대략 L자형 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의해, 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측과 상기 엔드 플레이트(400) 간의 접촉 면적이 증가되어 상기 소화 탱크(300)의 더 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
이하, 이러한 엔드 플레이트(400)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
도 5는 도 1의 배터리 팩(10)에 구비된 엔드 플레이트(400)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 엔드 플레이트(400)를 전면에서 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5의 엔드 플레이트(400)를 상측에서 나타낸 도면이고, 도 8은 도 5의 엔드 플레이트(400)를 측면에서 나타낸 도면이며, 도 9는 도 1의 배터리 팩(10)의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 엔드 플레이트(400)는 제 1 플레이트(410) 및 제 2 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 플레이트(410)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전면에 배치되고, 상기 소화 탱크(300)의 전측을 상하 방향에 대해 지지할 수 있다.
한편, 전술한 고정부(412, 422)는 제 1 고정부(412)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 플레이트(410)는 상기 제 1 고정부(412)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 고정부(412)는, 상기 제 1 플레이트(410)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 고정부(412)는 상기 소화 탱크(300)의 전측에 상하 방향으로 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 고정부(412)는 상기 소화 탱크(300)의 전측과 면 접촉될 수 있다. 이러한 상기 제 1 고정부(412)에 의해, 상기 소화 탱크(300)의 전측과 상기 제 1 플레이트(410) 간의 접촉 면적이 증가되어 상기 소화 탱크(300)의 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 제 1 고정부(412)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 체결부재(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제 1 고정부(412)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 접착부재(미도시)에 의해 이루어질 수도 있다.
상기 제 2 플레이트(420)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 후면에 배치되고, 상기 소화 탱크(300)의 후측을 상하 방향에 대해 지지할 수 있다.
한편, 전술한 고정부(412, 422)는 제 2 고정부(422)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 플레이트(420)는 상기 제 2 고정부(422)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 고정부(422)는, 상기 제 2 플레이트(420)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 고정부(422)는 상기 소화 탱크(300)의 후측에 상하 방향으로 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 고정부(422)는 상기 소화 탱크(300)의 후측과 면 접촉될 수 있다. 이러한 상기 제 2 고정부(422)에 의해, 상기 소화 탱크(300)의 후측과 상기 제 2 플레이트(420) 간의 접촉 면적이 증가되어 상기 소화 탱크(300)의 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 제 2 고정부(422)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 체결부재(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제 2 고정부(422)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 접착부재(미도시)에 의해 이루어질 수도 있다.
전술한 엔드 플레이트(400)의 구성에 의해, 상기 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이스(100) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
도 10은 도 1의 배터리 팩(10)의 내부를 투영하여 상측에서 나타낸 도면이다. 이 때, 도 10에서 전술한 소화 탱크(300)의 도시는 생략하도록 한다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 전술한 팩 케이스(100)는 가이드 돌출부(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 돌출부(150)는, 상기 팩 케이스(100)의 바닥부로부터 상하 방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 구비될 수 있다. 여기서, 상기 가이드 돌출부(150)는 상기 팩 케이스(100)의 바닥부에 일체로 구비되거나 또는 별도의 부재로 장착될 수도 있다.
이러한 상기 가이드 돌출부(150)는, 상기 엔드 플레이트(400)를 사이에 두고 상기 셀 어셈블리(210)의 반대편에 배치될 수 있다.
상세하게는, 이러한 상기 가이드 돌출부(150)는, 제 1 돌출부(152) 및 제 2 돌출부(154)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 돌출부(152)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전면으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 플레이트(410)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 제 1 돌출부(152)와 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면을 가압하도록 구성될 수 있다.
상세하게는, 상기 제 1 플레이트(410)는 상기 제 1 돌출부(152)에 의해 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 지지된 상태에서, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면을 가압하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 플레이트(410)는 상기 셀 모듈(200)의 스웰링 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제 2 돌출부(154)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 후면으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 2 플레이트(420)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 제 2 돌출부(154)와 상기 셀 어셈블리(210)의 후면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 후면을 가압하도록 구성될 수 있다.
상세하게는, 상기 제 2 플레이트(420)는 상기 제 2 돌출부(154)에 의해 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 지지된 상태에서, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 후면을 가압하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 플레이트(420)는 상기 셀 모듈(200)의 스웰링 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
전술한 구성과 같이, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 가이드 돌출부(150)에 의해 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 지지된 상태에서, 보다 더 안정적으로 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면을 가압할 수 있다.
이에 따라, 상기 셀 모듈(200)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 보다 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 전술한 가이드 돌출부(150) 구성에 의해 상기 엔드 플레이트(400)가 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 안정적으로 지지되므로, 이러한 엔드 플레이트(400)에 의해 상기 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이스(100) 내에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 더 용이하게 이루어질 수 있다.
도 4 내지 도 10을 다시 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 연결부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부(500)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트(410) 및 상기 제 2 플레이트(420)를 연결할 수 있다. 일례로서, 상기 연결부(500)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향으로 길게 연장되어 형성되는 롱 볼트일 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 플레이트(410) 및 상기 제 2 플레이트(420)는 상호 연결될 수 있다.
이하, 이러한 상기 연결부(500)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 연결부(500)는, 제 1 연결부재(510) 및 제 2 연결부재(520)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 연결부재(510)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트(410)의 상단과 상기 제 2 플레이트(420)의 상단을 연결할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 연결부재(510)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향을 따라 다수 배치될 수 있다.
상기 제 2 연결부재(520)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트(410)의 하단과 상기 제 2 플레이트(420)의 하단을 연결할 수 있다. 이 때, 상기 제 2 연결부재(520)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향을 따라 다수 배치될 수 있다.
이와 같이, 상기 연결부(500)는 상기 제 1 플레이트(410) 및 상기 제 2 플레이트(420)의 상, 하단을 동시에 연결할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 플레이트(410) 및 상기 제 2 플레이트(420)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 안정적으로 상호 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 엔드 플레이트(400)에 의한 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면에 대한 가압이 더 안정적이고 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 전술한 연결부(500) 구성에 의해 상기 엔드 플레이트(400)의 제 1 플레이트(410) 및 제 2 플레이트(420)가 안정적으로 상호 연결되므로, 상기 소화 탱크(300)는 이러한 엔드 플레이트(400)에 의해 상기 팩 케이스(100) 내에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 더 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 셀 어셈블리(210)는 상하 방향에 대해 상기 제 1 연결부재(510) 및 상기 제 2 연결부재(520) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 셀 어셈블리(210)와 상기 연결부(500) 상호 간의 간섭이 방지될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(402)를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 엔드 플레이트(402)는, 앞선 실시예의 상기 엔드 플레이트(400)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 11을 참조하면, 상기 엔드 플레이트(402)는 제 1 플레이트(410) 및 제 2 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 플레이트(410)는 제 1 고정부(414)를 포함할 수 있고, 상기 제 2 플레이트(420)는 제 2 고정부(424)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 고정부(414)는, 상기 제 1 플레이트(410)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제 1 고정부(414)는, 상기 제 1 플레이트(410)의 상단에서, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에 대해 길게 연장되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 2 고정부(424)는, 상기 제 2 플레이트(420)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제 2 고정부(424)는, 상기 제 2 플레이트(420)의 상단에서, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에 대해 길게 연장되어 구성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제 1 플레이트(410) 및 상기 제 2 플레이트(420)와 상기 소화 탱크(300) 간의 접촉 면적이 더 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)는 상기 엔드 플레이트(402)의 상측에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(404)를 나타낸 도면이고, 도 13은 도 12의 엔드 플레이트(404)가 적용된 배터리 팩(10)의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 엔드 플레이트(404)는, 앞선 실시예의 상기 엔드 플레이트(400)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살펴 본다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 엔드 플레이트(404)는 제 1 플레이트(410) 및 제 2 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 플레이트(410)는 제 1 고정부(416)를 포함할 수 있고, 상기 제 2 플레이트(420)는 제 2 고정부(426)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 고정부(416)는, 제 1 수평 플레이트(4162) 및 제 1 수직 플레이트(4164)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 수평 플레이트(4162)는, 상기 제 1 플레이트(410)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제 1 수평 플레이트(4162)는, 상기 소화 탱크(300)의 전측에 상하 방향으로 결합될 수 있다.
상기 제 1 수직 플레이트(4164)는, 상기 제 1 수평 플레이트(4162)의 단부로부터 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제 1 수직 플레이트(4164)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 소화 탱크(300)의 전측면을 지지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 고정부(426)는, 제 2 수평 플레이트(4262) 및 제 2 수직 플레이트(4264)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 수평 플레이트(4262)는, 상기 제 2 플레이트(420)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제 2 수평 플레이트(4262)는, 상기 소화 탱크(300)의 후측에 상하 방향으로 결합될 수 있다.
상기 제 2 수직 플레이트(4264)는, 상기 제 2 수평 플레이트(4262)의 단부로부터 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제 2 수직 플레이트(4264)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 소화 탱크(300)의 후측면을 지지할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의해, 상기 엔드 플레이트(404)가 상기 소화 탱크(300)를 상하 방향 뿐만 아니라 전후 방향에 대해서도 지지할 수 있으므로, 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이스(100) 내에 보다 더 안정적으로 고정될 수 있다.
전술한 상기 팩 케이스(100)는, 제 1 커버(110), 제 2 커버(120) 및 기체 유통로(130)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3, 도 9 및 도 10을 다시 참조하면, 상기 제 1 커버(110)에는 상기 셀 모듈(200)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 이와 같은 상기 제 1 커버(110)는, 후술하는 제 2 커버(120)와 결합되어 내부에 상기 셀 모듈(200)을 수용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 커버(110)의 바닥면은 상기 팩 케이스(100)의 바닥부를 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 전술한 상기 가이드 돌출부(150)는 상기 제 1 커버(110)에 구비되며, 상기 팩 케이스(100)의 바닥부를 구성하는 상기 제 1 커버(110)의 바닥면에 마련될 수 있다.
상기 제 2 커버(120)는, 상기 제 1 커버(110)에 상하 방향으로 결합될 수 있다. 이 때, 제 2 커버(120)는 제 1 커버(110)의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소화 탱크(300)의 상부는, 도 9와 같이 상기 팩 케이스(100)의 제 2 커버(120)에 의해 커버될 수 있다.
또한, 상기 제 1 커버(110) 및 제 2 커버(120)가 상하 방향으로 결합될 때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 팩 케이스(100)의 전면, 후면, 좌측면 및 우측면이 형성될 수 있다. 일례로서, 제 1 커버(110)와 제 2 커버(120) 간의 결합은 복수 개의 체결부재(미도시)에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 상기 팩 케이스(100)는 제 1 커버(110) 및 제 2 커버(120)로 분리되어 구성되지 않고 일체형으로 구성되는 것도 가능하다.
상기 기체 유통로(130)는, 상기 팩 케이스(100) 내부로의 공기 유입 및 상기 팩 케이스(100) 내부의 가스 배출을 가이드 하기 위한 것으로서, 상기 제 2 커버(120)에 구비될 수 있다.
이러한 상기 기체 유통로(130)는, 공기 유입부(132) 및 가스 배출부(134)를 포함할 수 있다.
상기 공기 유입부(132)는, 상기 제 2 커버(120)의 후측에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 공기 유입부(132)는 외부의 공기가 상기 팩 케이스(100) 내부로 유입되도록 할 수 있다.
상기 가스 배출부(134)는 상기 제 2 커버(120)의 전측에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 가스 배출부(132)는 상기 팩 케이스(100) 내부의 가스가 외부로 배출되도록 할 수 있다.
한편, 전술한 공기 유입부(132) 및 가스 배출부(134)는 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 메쉬 구조를 가지는 공기 유입부(132)를 통해, 소정 크기의 이물질 등의 상기 팩 케이스(100) 내부로의 유입이 방지되면서 상기 팩 케이스(100) 내부로 공기가 원활하게 유입될 수 있다. 마찬가지로, 상기 메쉬 구조를 가지는 가스 배출부(134)를 통해, 상기 이물질 등의 상기 팩 케이스(100) 내부로의 유입이 방지되면서 상기 팩 케이스(100) 외부로 상기 팩 케이스(100) 내부에서 발생된 벤팅 가스가 용이하게 배출될 수 있다.
또한, 상기 공기 유입부(132)는 상기 팩 케이스(100) 내부로 공기를 원활하게 유입시켜, 전술한 소화 탱크(300) 내부의 음압 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 공기 유입부(132)는, 상기 소화 탱크(300) 내부의 음압 발생으로 야기되는, 소화제의 상기 셀 모듈(200)에 대한 투입 속도의 저하나 투입량 저하를 방지할 수 있다.
상기 셀 모듈(200)은, 버스바 프레임(220)을 더 포함할 수 있다.
상기 버스바 프레임(220)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 전압을 센싱하기 위한 것으로서, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 일측면 및 타측면을 지지하도록 한 쌍으로 구비될 수 있다.
일례로서, 상기 버스바 프레임(220)은 제 1 버스바 프레임(222) 및 제 2 버스바 프레임(224)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 버스바 프레임(222)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 일측면(예: 좌측면)을 지지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 버스바 프레임(222)에 구비된 버스바(미도시)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 일측면에 형성된 전극 리드(212)에 연결될 수 있다.
상기 제 2 버스바 프레임(224)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 타측면(예: 우측면)을 지지할 수 있다. 또한, 상기 제 2 버스바 프레임(224)에 구비된 버스바(미도시)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 타측면에 형성된 전극 리드(212)에 연결될 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상기 소화제 배출을 위해 셀 어셈블리(210)로부터 인가된 열에 의해 적어도 일부분이 용융되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서, 상기 소화 탱크(300)의 A로 표시된 부분이 열에 의해 용융될 수 있다. 그러면, 이와 같이 용융된 부분을 통해, 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리(210) 측으로 소화제가 배출될 수 있다. 이를 위해, 상기 소화 탱크(300)는 적어도 일부분이 상기 셀 어셈블리(210)로부터 인가된 열에 의해 용융될 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 소화 탱크(300)는 전체적으로 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 팩(10)에서, 전술한 팩 케이스(100)는 상하 방향으로 적층 가능하게 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 배터리 팩(10)은, 서로 다른 팩 케이스(100)가 상하 방향으로 적층되어 구성될 수도 있다. 이 경우, 각각의 팩 케이스(100)는 내부에 각각 셀 모듈(200)을 구비하므로, 팩 케이스(100)의 적층 개수에 따라 다양한 용량의 배터리 팩(10)을 구현할 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이 각각의 팩 케이스(100)는 내부에 각각 소화 탱크(300)를 구비하므로, 일부 팩 케이스(100) 내부의 셀 어셈블리(210)에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 열적 이벤트가 다른 팩 케이스(100) 내부의 셀 어셈블리(210)로 전이되는 것이 방지될 수 있다.
이러한 상기 소화 탱크(300)는, 예시적으로 상기 베이스판(310) 및 측벽(320)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 베이스판(310)은 상기 소화 탱크(300)의 저부를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 측벽(320)은, 상기 베이스판(310)의 모서리에서 상측으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 소화 탱크(300)는 이러한 상기 베이스판(310) 및 상기 측벽(320)에 의해 저부와 측부가 구성되어, 상기 소화제가 수용되는 공간이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 소화 탱크(300)의 상부는 상기 팩 케이스(100)에 의해 밀폐될 수 있다. 또는, 상기 소화 탱크(300)는 상부에 소화제 수용 공간을 밀폐시키도록 구성된 상부 커버를 별도로 포함할 수도 있다.
이와 같은 상기 소화 탱크(300)의 베이스판(310)은, 부분 별로 상하 방향 두께가 다르게 형성될 수 있다. 특히, 상기 베이스판(310)은 도 4에서 A로 표시된 부분과 같이 특정 부분의 두께가 얇게 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 베이스판(310)은 전체적으로 1mm의 두께를 갖는 플라스틱 사출물 형태로 구성되되, A로 표시된 부분은 0.5mm의 두께를 갖도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 상기 베이스 판(310)에서 두께가 얇게 형성된 부분은 취약부로서 기능할 수 있다. 즉, 셀 어셈블리(210)에서 열 폭주 현상과 같은 열적 이벤트가 발생하여 상기 취약부에 열이 인가되는 경우, 이러한 취약부가 먼저 파손될 수 있다. 그리고, 취약부가 파손되면 상기 소화 탱크(300) 내부에 수용된 소화제는 상기 파손된 취약부를 통해 상기 셀 어셈블리(210) 측으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 보다 단순한 구조로 셀 어셈블리(210)에 대한 소화제 투입 구성이 구현될 수 있고, 보다 신속하게 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 투입될 수 있다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 소화 탱크(300)의 저부를 구성하는 베이스판(310)의 적어도 일부분은, 상기 베이스판(310)으로부터 하측 방향으로 돌출되어 마련될 수 있다. 예시적으로, 상기 베이스판(310)에서 도 4에서 A로 표시된 취약부를 포함하는 부분은, 상기 베이스판(310)으로부터 하측 방향으로 돌출되어 마련될 수 있다. 이와 같이 베이스판(310)의 적어도 일부분은, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 제 1 플레이트(410) 및 제 2 플레이트(420) 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 따라, 상기 소화 탱크(300)는 엔드 플레이트(400)에 의해 전후 방향 이동이 방지될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 구성에 따르면, 상기 셀 어셈블리(210) 및 상기 소화 탱크(300)에서 소화제가 배출되는 부분(취약부가 형성된 부분)이 상기 제 1 플레이트(410) 및 상기 제 2 플레이트(420) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 온전하게 배출될 수 있어, 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 더 용이하게 이루어질 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 엔드 플레이트(400, 402, 404)를 통해, 상기 소화 탱크(300)를 상기 팩 케이스(100) 내에 보다 더 안정적으로 고정하여 상기 팩 케이스(100) 내부의 열적 이벤트를 신속히 제어할 수 있음과 동시에 상기 셀 모듈(200)의 스웰링 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 스웰링 방지를 위한 구조물과 별도로 상기 소화 탱크(300)의 지지를 위한 추가적인 구조물을 요구하지 않는 바, 제조 공정 효율을 높이면서 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며 보다 더 높은 에너지 효율을 갖는 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 팩 케이스(100), 셀 모듈(200) 이외에, 셀 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 예를 들어 BMS(Battery Management System), 전류 센서 및 퓨즈 등을 더 구비할 수 있다.
일례로서, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 주택용 배터리 팩으로 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 에너지원으로서 적어도 하나 이상 구비되어 전력 저장 장치(ESS: Energy Storage System)를 구성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
10 : 배터리 팩
100 : 팩 케이스
150 : 가이드 돌출부
152 : 제 1 돌출부
154 : 제 2 돌출부
200 : 셀 모듈
210 : 셀 어셈블리
300 : 소화 탱크
400, 402, 404 : 엔드 플레이트
410 : 제 1 플레이트
420 : 제 2 플레이트
500 : 연결부
510 : 제 1 연결부재
520 : 제 2 연결부재

Claims (16)

  1. 팩 케이스;
    상기 팩 케이스의 내부에 구비되며, 복수의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리를 포함하는 셀 모듈;
    상기 셀 어셈블리의 상측에 배치되며, 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화 탱크; 및
    상기 셀 어셈블리의 전측 및 후측 중 적어도 일측에 배치되며, 상기 소화 탱크를 지지하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 양측에 배치되며, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소화 탱크는,
    상기 셀 어셈블리로부터 열이 인가되는 경우, 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리 측으로 상기 소화제를 배출하도록 구성되며,
    상기 엔드 플레이트는,
    상하 방향에서 상기 소화 탱크의 저부 양측을 지지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트의 상측에는,
    소정 면적을 가지며, 상기 소화 탱크의 저부 양측과 면 접촉하는 고정부가 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 엔드 플레이트의 상단으로부터 절곡되며, 상기 셀 어셈블리의 외측 방향을 따라 소정 길이로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 전측을 상하 방향에 대해 지지하는 제 1 플레이트; 및
    상기 셀 어셈블리의 후면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 후측을 상하 방향에 대해 지지하는 제 2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 제 1 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 전측에 상하 방향으로 결합되는 제 1 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는,
    상기 소화 탱크의 전측과 면 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 제 2 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 후측에 상하 방향으로 결합되는 제 2 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 고정부는,
    상기 소화 탱크의 후측과 면 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    상기 팩 케이스의 바닥부로부터 상하 방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 구비되는 가이드 돌출부를 포함하고,
    상기 가이드 돌출부는,
    상기 엔드 플레이트를 사이에 두고 상기 셀 어셈블리의 반대편에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 가이드 돌출부는,
    상기 셀 어셈블리의 전면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성되는 제 1 돌출부; 및
    상기 셀 어셈블리의 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성되는 제 2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 전면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면을 가압하도록 구성되고,
    상기 제 2 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 2 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 후면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 후면을 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트의 상단과 상기 제 2 플레이트의 상단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제 1 연결부재; 및
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제 1 플레이트의 하단과 상기 제 2 플레이트의 하단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제 2 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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