KR20230170562A - Battery pack, vehicle including the same, battery pack equipment, battery pack manufacturing and disassembling method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 배터리 팩은, 전극 리드를 구비하는 복수개의 파우치형 배터리 셀; 내부 공간에 상기 복수개의 파우치형 배터리 셀을 수납하는 팩 케이스; 및 적어도 하나의 상기 파우치형 배터리 셀의 외부를 부분적으로 감싸 개방부를 형성하도록 구성된 셀 커버를 포함하고, 상기 개방부를 커버하며 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 화염 및 가스를 배출할 수 있도록 구성된 벤팅 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 한다. A battery pack according to the present invention includes a plurality of pouch-type battery cells having electrode leads; a pack case storing the plurality of pouch-type battery cells in an internal space; and a cell cover configured to partially surround the exterior of at least one pouch-type battery cell to form an opening, and configured to cover the opening and discharge flame and gas generated from the wrapped pouch-type battery cell. Characterized in that it includes a venting device.
Description
본 발명은 배터리 팩과 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다. 본 발명은 이러한 배터리 팩을 제조하거나 분해하는 데에 이용되는 배터리 팩 설비에 관한 것이기도 하다. 본 발명은 또한 이러한 배터리 팩 설비를 이용한 배터리 팩 제조 방법과 분해 방법에도 관계되어 있다. 본 발명은 특히 안전성과 조립성이 향상된 배터리 팩, 이를 포함하는 자동차, 배터리 팩 설비 및 이를 이용한 배터리 팩 제조 방법과 분해 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery pack and a vehicle including the same. The present invention also relates to battery pack equipment used to manufacture or disassemble such battery packs. The present invention also relates to a battery pack manufacturing method and disassembly method using such battery pack equipment. The present invention particularly relates to a battery pack with improved safety and assemblyability, a vehicle including the same, battery pack equipment, and a method of manufacturing and disassembling a battery pack using the same.
각종 모바일 기기와 전기 자동차, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에 대한 기술 개발과 수요가 크게 증가함에 따라, 에너지원으로서의 이차 전지에 대한 관심과 수요가 급격히 증가하고 있다. As technology development and demand for various mobile devices, electric vehicles, energy storage systems (ESS), etc. increase significantly, interest in and demand for secondary batteries as an energy source are rapidly increasing.
종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 니켈수소 전지 등이 많이 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.Conventionally, nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries were widely used as secondary batteries, but recently, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, allowing for free charging and discharging, a very low self-discharge rate, and high energy density. Batteries are widely used.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively. A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator in between, and an exterior material, that is, a battery case, that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte solution.
일반적으로 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다.In general, secondary batteries can be classified into can-type batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
최근에는 전기 자동차나 에너지 저장 시스템과 같은 중대형 장치에 구동용이나 에너지 저장용으로 배터리 모듈이 널리 사용되고 있다. Recently, battery modules have been widely used for driving or energy storage in medium to large-sized devices such as electric vehicles or energy storage systems.
종래 배터리 팩은 팩 케이스 내부에 하나 이상의 배터리 모듈과 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 제어 유닛을 포함한다. 여기서, 배터리 모듈은 모듈 케이스의 내부에 다수의 배터리 셀을 포함하는 형태로 구성된다. 즉, 종래 배터리 팩의 경우, 다수의 배터리 셀(이차 전지)이 모듈 케이스 내부에 수납되어 각각의 배터리 모듈을 구성하고, 이러한 배터리 모듈이 하나 이상 팩 케이스 내부에 수납되어 배터리 팩을 구성한다. 특히, 파우치형 전지의 경우, 무게가 가볍고, 적층 시 데드 스페이스(dead space)가 적다는 등의 여러 측면에서 장점을 갖고 있지만, 외부의 충격에 취약하고, 조립성이 다소 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 다수의 셀을 먼저 모듈화시킨 후, 팩 케이스의 내부에 수납되는 형태로 배터리 팩이 제조되는 것이 일반적이다.A conventional battery pack includes one or more battery modules inside a pack case and a control unit that controls charging and discharging of the battery modules. Here, the battery module is configured to include a plurality of battery cells inside a module case. That is, in the case of a conventional battery pack, a plurality of battery cells (secondary batteries) are stored inside a module case to form each battery module, and one or more of these battery modules are stored inside the pack case to form a battery pack. In particular, pouch-type batteries have advantages in many aspects, such as being light in weight and requiring less dead space when stacked, but they are vulnerable to external shocks and have somewhat poor assembly properties. Therefore, it is common for battery packs to be manufactured by first modularizing a number of cells and then storing them inside a pack case.
하지만, 종래 배터리 팩의 경우, 모듈화 등으로 인해 에너지 밀도와 조립성, 냉각성 등의 측면에서 불리할 수 있다. 특히, 파우치형 배터리 셀의 경우, 스웰링이 발생할 수 있는데, 종래 배터리 팩은 이러한 스웰링 상황에 적절한 대처가 어렵다는 문제가 있다.However, in the case of conventional battery packs, they may be disadvantageous in terms of energy density, assembly, cooling, etc. due to modularization. In particular, in the case of pouch-type battery cells, swelling may occur, and conventional battery packs have a problem in that it is difficult to appropriately respond to such swelling situations.
또한, 종래 배터리 팩의 경우, 모듈화 등으로 인해 에너지 밀도와 조립성, 냉각성 등의 측면에서 불리할 수 있다. 특히, 개별 배터리 모듈에 조립을 위한 별도 구조가 적용됨에 따라 에너지 밀도에 손실이 발생하고, 조립 및 분해 과정이 복잡하다는 문제가 있었다.Additionally, conventional battery packs may be disadvantageous in terms of energy density, assembly, cooling, etc. due to modularization. In particular, as a separate structure for assembly was applied to individual battery modules, there was a problem that energy density was lost and assembly and disassembly processes were complicated.
또한, 종래 배터리 모듈이나 배터리 팩의 경우, 열적 이벤트에 취약할 수 있다. 특히, 배터리 모듈이나 배터리 팩 내부에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 열폭주가 일어나게 되어 화염이 발생되고 심한 경우 폭발이 발생할 수 있는 문제가 있었다.Additionally, conventional battery modules or battery packs may be vulnerable to thermal events. In particular, when a thermal event occurs inside a battery module or battery pack, thermal runaway may occur, resulting in flames and, in extreme cases, explosion.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스웰링 대응 성능 등 여러 측면에서 우수한 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack that is excellent in various aspects such as swelling response performance and a vehicle including the same.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 열적 이벤트 발생 시 우수한 안전성을 확보할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.Additionally, another problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack that can ensure excellent safety when a thermal event occurs and a vehicle including the same.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 배터리 팩의 조립 및 분해 과정이 용이하고 이를 통하여 에너지 밀도가 향상된 배터리 팩을 제공하는 것이다.In addition, another problem that the present invention aims to solve is to provide a battery pack that facilitates the assembly and disassembly process of the battery pack and thus has improved energy density.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 배터리 팩의 조립 및 분해 과정이 용이한 배터리 팩 설비를 제공하는 것이다. In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack facility that facilitates the assembly and disassembly process of the battery pack.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 배터리 팩의 조립 방법과 분해 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention provides a method for assembling and disassembling a battery pack.
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.However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은, 전극 리드를 구비하는 복수개의 파우치형 배터리 셀; 내부 공간에 상기 복수개의 파우치형 배터리 셀을 수납하는 팩 케이스; 및 적어도 하나의 상기 파우치형 배터리 셀의 외부를 부분적으로 감싸 개방부를 형성하도록 구성된 셀 커버를 포함하고, 상기 개방부를 커버하며 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 화염 및 가스를 배출할 수 있도록 구성된 벤팅 디바이스를 포함한다.A battery pack according to one aspect of the present invention for solving the above problems includes a plurality of pouch-type battery cells having electrode leads; a pack case storing the plurality of pouch-type battery cells in an internal space; and a cell cover configured to partially surround the exterior of at least one pouch-type battery cell to form an opening, and configured to cover the opening and discharge flame and gas generated from the wrapped pouch-type battery cell. Includes venting device.
상기 개방부는, 상기 전극 리드가 구비되는 감싸진 상기 파우치형 배터리의 측면에 형성될 수 있다.The opening may be formed on a side of the wrapped pouch-type battery where the electrode lead is provided.
상기 개방부는 상기 셀 커버의 X축 방향 전방과 후방에 각각 구비될 수 있다.The opening portion may be provided at the front and rear of the cell cover in the X-axis direction, respectively.
상기 벤팅 디바이스는, 상기 개방부의 크기보다 작은 벤팅홀을 구비할 수 있다.The venting device may have a venting hole smaller than the size of the opening.
상기 벤팅 디바이스는, 상기 개방부를 각각 커버할 수 있다.The venting device may cover each of the openings.
상기 셀 커버는, 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀의 일 측면을 커버하는 제1측면 커버부; 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀의 타 측면을 커버하는 제2측면 커버부; 및 상기 제1측면 커버부와 상기 제2측면 커버부를 연결하는 상측 커버부를 구비할 수 있다.The cell cover includes a first side cover portion that covers one side of the wrapped pouch-type battery cell; a second side cover portion covering the other side of the wrapped pouch-type battery cell; and an upper cover part connecting the first side cover part and the second side cover part.
상기 벤팅 디바이스는, 상기 제1측면 커버부와 제2측면 커버부 사이에 삽입될 수 있다.The venting device may be inserted between the first side cover part and the second side cover part.
상기 벤팅 디바이스는, 상기 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바 어셈블리; 상기 버스바 어셈블리의 일측에 구비되는 중간 커버; 및 상기 중간 커버와 이격되어 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 가스 및 화염을 배출할 수 있도록 구성된 엔드 커버;를 포함할 수 있다.The venting device includes a bus bar assembly electrically connected to the electrode lead; A middle cover provided on one side of the bus bar assembly; and an end cover configured to discharge gas and flame generated from the pouch-type battery cell wrapped and spaced apart from the middle cover.
상기 벤팅홀은, 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.The venting hole may be configured to be open and closed.
상기 벤팅홀의 상단 테두리부는 곡률을 갖도록 구성될 수 있다.The upper edge of the venting hole may be configured to have a curvature.
상기 벤팅홀은, 상기 개방부의 높이의 절반 또는 그 위에 중심부를 가질 수 있다.The venting hole may have a center at or above half the height of the opening.
상기 셀 커버는, 상기 제1측면 커버부의 단부 중 상기 전극 리드가 구비된 측 단부와 상기 제2측면 커버부의 단부 중 상기 전극 리드가 구비된 측 단부에 상기 개방부를 형성할 수 있다.The cell cover may form the opening portion at an end of the first side cover portion equipped with the electrode lead and at an end of the second side cover portion provided with the electrode lead.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩 설비는, 전극 리드를 구비하는 적어도 하나의 파우치형 배터리 셀; 및 상기 적어도 하나의 파우치형 배터리 셀의 외부를 부분적으로 감싸 개방부를 형성하도록 구성된 셀 커버; 및 상기 개방부를 커버하며 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 화염 및 가스를 배출할 수 있도록 구성된 벤팅 디바이스를 포함하는 셀 유닛을 상기 벤팅 디바이스에 삽입되어 걸리는 결합 다리를 통하여 이동시키도록 구성된 이동 지그를 포함한다.A battery pack equipment according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes at least one pouch-type battery cell having electrode leads; and a cell cover configured to partially surround the exterior of the at least one pouch-type battery cell to form an opening. and a moving jig configured to move a cell unit including a venting device configured to cover the opening and discharge flame and gas generated from the wrapped pouch-type battery cell through a coupling leg that is inserted into the venting device and caught. Includes.
상기 결합 다리는, 상기 중간 커버와 상기 엔드 커버의 사이 공간에 삽입될 수 있다.The coupling leg may be inserted into a space between the middle cover and the end cover.
상기 이동 지그는, 상기 결합 다리와 상기 중간 커버 사이의 거리를 센싱할 수 있도록 구성될 수 있다.The moving jig may be configured to sense the distance between the coupling leg and the middle cover.
상기 결합 다리는, 상기 벤팅홀로 삽입되어 상기 벤팅홀의 상단 테두리부에 걸릴 수 있다.The coupling leg may be inserted into the venting hole and caught on the upper edge of the venting hole.
상기 결합 다리의 상부는 상기 벤팅홀의 상단 테두리부의 곡률에 대응되도록 구성될 수 있다. The upper part of the coupling leg may be configured to correspond to the curvature of the upper edge of the venting hole.
상기 결합 다리는, 복수개일 수 있다.The coupling bridge may be plural.
상기 이동 지그는, 상기 셀 유닛을 향하는 방향 및 멀어지는 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다.The moving jig may be configured to be movable in a direction toward and away from the cell unit.
상기 이동 지그는, 상기 벤팅 디바이스에 각각 결합될 수 있는 한 쌍의 결합 다리를 구비할 수 있다.The moving jig may be provided with a pair of coupling legs that can each be coupled to the venting device.
상기 결합 다리는, 상기 벤팅홀로 삽입되거나 상기 벤팅홀로부터 제거될 수 있도록 X축 방향으로 이동될 수 있다.The coupling leg may be moved in the X-axis direction so that it can be inserted into or removed from the venting hole.
상기 이동 지그는, 상기 결합 다리를 상기 벤팅홀로 삽입하여 상기 셀 유닛의 X축 방향 일변을 아래로 한 직립된 상태로 상기 셀 유닛을 Z축 방향으로 들어 올려 상기 셀 유닛을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시키고, 팩 케이스로부터 Z축 방향 상측으로 이격된 위치에서부터 하측으로 상기 팩 케이스에 상기 셀 유닛을 안착시키거나, 반대 방향으로 탈거하도록 구성될 수 있다.The moving jig inserts the coupling leg into the venting hole and lifts the cell unit in the Z-axis direction with one side of the cell unit in the X-axis direction facing down, thereby moving the cell unit in the It may be configured to move the cell unit in one direction, seat the cell unit on the pack case downward from a position spaced upward from the pack case in the Z-axis direction, or remove it in the opposite direction.
상기 배터리 팩 설비는, 상기 이동 지그에 의하여 안착된 셀 유닛을 가압하도록 구성된 가압 지그를 더 포함할 수 있다. The battery pack facility may further include a pressurizing jig configured to pressurize the cell unit seated by the moving jig.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩 설비를 이용하는 배터리 팩 제조 방법은, 팩 케이스의 하부에 TIM을 도포하는 단계; 이동 지그로 셀 유닛을 이동시켜 상기 팩 케이스의 내부 공간에 안착시키는 단계; 및 가압 지그로 상기 셀 유닛을 가압하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a battery pack using a battery pack facility according to another aspect of the present invention to solve the above problems includes applying TIM to the lower part of the pack case; Moving the cell unit with a moving jig and seating it in the inner space of the pack case; and pressurizing the cell unit with a pressurizing jig.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩 설비를 이용하는 배터리 팩 분해 방법은, 셀 유닛이 팩 케이스의 내부 공간에 수납된 배터리 팩을 준비하는 단계; 상기 팩 케이스 내에서 수리 또는 교체가 필요한 셀 유닛을 결정하는 단계; 및 결정된 상기 셀 유닛을 이동 지그를 통하여 이동시켜 상기 팩 케이스로부터 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.A battery pack disassembly method using a battery pack facility according to another aspect of the present invention to solve the above problems includes preparing a battery pack in which a cell unit is stored in the inner space of a pack case; determining a cell unit in the pack case that needs repair or replacement; and moving the determined cell unit through a moving jig to remove it from the pack case.
상기 셀 유닛을 이동 지그를 통하여 이동시켜 상기 팩 케이스로부터 제거하는 단계는, 상기 이동 지그가 상기 벤팅 디바이스에 각각 결합될 수 있는 한 쌍의 결합 다리를 구비하고, 결정된 상기 셀 유닛을 상기 이동 지그를 통하여 이동시킬 때에 상기 한 쌍의 결합 다리를 모두 사용하거나 일부만 사용할 수 있다.The step of removing the cell unit from the pack case by moving it through a moving jig includes: the moving jig having a pair of coupling legs that can be respectively coupled to the venting device, and moving the determined cell unit to the moving jig. When moving through, all of the pair of coupling legs can be used, or only part of them can be used.
본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. A vehicle according to the present invention may include a battery pack according to the present invention.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라스틱 카트리지와 같은 적층용 프레임이나 별도의 모듈 케이스 등의 구성이 없이도, 복수의 파우치형 배터리 셀을 팩 케이스 내부에 안정적으로 수납할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a plurality of pouch-type battery cells can be stably stored inside a pack case without the need for a stacking frame such as a plastic cartridge or a separate module case.
더욱이, 본 발명의 경우, 파우치형 배터리 셀을 이용한 CTP(Cell To Pack) 타입의 배터리 팩이 보다 효율적으로 구현될 수 있다. 즉, 별도의 모듈 케이스 내부에 파우치형 배터리 셀을 수납하고 이러한 모듈 케이스를 팩 케이스 내부에 수납시키는 것이 아니라, 파우치형 배터리 셀을 직접 팩 케이스 내부에 수납시키는 형태로 배터리 팩이 마련될 수 있다. 이때, 파우치형 배터리 셀의 적어도 일측이, 셀 커버 외부로 노출되어, 팩 케이스와 직접 대면하도록 배치될 수 있다.Moreover, in the case of the present invention, a CTP (Cell To Pack) type battery pack using pouch-type battery cells can be implemented more efficiently. That is, rather than storing pouch-type battery cells inside a separate module case and storing the module case inside the pack case, the battery pack can be prepared by storing the pouch-type battery cells directly inside the pack case. At this time, at least one side of the pouch-type battery cell may be exposed outside the cell cover and may be arranged to directly face the pack case.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 팩에 모듈 케이스나 적층용 프레임, 셀의 적층 상태를 유지하기 위한 볼트 등의 체결 부재 등이 추가로 구비될 필요가 없다. 따라서, 모듈 케이스나 적층용 프레임 등 다른 구성요소가 차지하는 공간이나 그로 인한 공차 확보를 위한 공간이 제거될 수 있다. 그러므로, 다른 구성요소가 제거된 공간만큼 배터리 셀이 더 공간을 차지할 수 있으므로, 배터리 팩의 에너지 밀도가 보다 향상될 수 있다. Therefore, according to this aspect of the present invention, there is no need to additionally provide the battery pack with a module case, a stacking frame, or fastening members such as bolts for maintaining the stacked state of the cells. Accordingly, the space occupied by other components, such as a module case or a stacking frame, or the resulting space for securing tolerances can be eliminated. Therefore, since the battery cells can occupy more space than the space other components are removed, the energy density of the battery pack can be further improved.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 모듈 케이스나 적층용 프레임, 볼트 등이 구비되지 않으므로, 배터리 팩의 부피나 무게가 감소되고, 제조 공정이 간소화될 수 있다.Additionally, according to this aspect of the present invention, since a module case, stacking frame, bolts, etc. are not provided, the volume and weight of the battery pack can be reduced and the manufacturing process can be simplified.
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 파우치형 배터리 셀의 핸들링이 보다 용이해질 수 있다. 예를 들어, 복수의 파우치형 배터리 셀을 팩 케이스 내부에 수납하는 경우, 지그 등에 의해 파우치형 배터리 셀을 파지할 수 있다. 이때, 지그는 파우치형 배터리 셀을 직접 파지하지 않고, 파우치형 배터리 셀을 감싸고 있는 셀 커버를 파지할 수 있다. 따라서, 지그에 의한 파우치형 배터리 셀의 손상이나 파손이 방지될 수 있다.Additionally, according to this aspect of the present invention, handling of the pouch-type battery cell can be made easier. For example, when storing a plurality of pouch-type battery cells inside a pack case, the pouch-type battery cells can be held by a jig or the like. At this time, the jig may hold the cell cover surrounding the pouch-type battery cell rather than directly holding the pouch-type battery cell. Therefore, damage or destruction of the pouch-type battery cell by the jig can be prevented.
뿐만 아니라, 배터리 팩의 냉각 효율이 보다 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시 구성의 경우, 각 배터리 셀의 일부가 팩 케이스에 직접 노출될 수 있으므로, 각 배터리 셀의 열이 팩 케이스를 통해 외부로 효과적으로 배출될 수 있다.In addition, the cooling efficiency of the battery pack can be further improved. In particular, in the case of one embodiment of the present invention, a portion of each battery cell can be directly exposed to the pack case, so heat from each battery cell can be effectively discharged to the outside through the pack case.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 파우치형 배터리 셀에서 스웰링 또는 열 폭주로 인한 가스 및/또는 화염이 발생하는 경우, 벤팅 디바이스의 벤팅홀을 통해 셀 유닛의 외부로 배출될 수 있다. 따라서 사이드 벤팅을 유도함으로써, 가스 및/또는 화염이 셀 커버의 개방된 부분을 통해 무작위적으로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 스웰링 대응 성능이 우수한 배터리 팩을 제공할 수 있다. According to another aspect of the present invention, when gas and/or flame is generated due to swelling or thermal runaway in a pouch-type battery cell, it may be discharged to the outside of the cell unit through the venting hole of the venting device. Therefore, by inducing side venting, it is possible to prevent gas and/or flame from being randomly discharged through the open portion of the cell cover. In this way, a battery pack with excellent swelling response performance can be provided.
또한, 벤팅홀은 개방부보다 작은 크기를 가지게 된다. 따라서, 셀 커버만 있는 경우와 비교하여 벤팅 가스 또는 화염의 배출 각도를 최소화하여, 화염의 전이를 최소화할 수 있게 된다.Additionally, the venting hole has a smaller size than the opening. Therefore, compared to the case where there is only a cell cover, the discharge angle of the venting gas or flame can be minimized, thereby minimizing the spread of the flame.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 파우치형 배터리 셀에서 발생할 수 있는 화염의 흐름이 중간 커버에 의하여 1차적으로 저지될 수 있고, 중간 커버와 엔드 커버 사이의 이격 공간에 의하여 화염의 강도를 감소시키고, 벤팅홀로의 화염의 급격한 배출을 방지할 수 있다. 또한, 버스바 어셈블리와 엔드 커버 사이의 접촉에 의한 단락 현상을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the flow of flame that may occur in a pouch-type battery cell can be primarily blocked by the middle cover, and the intensity of the flame is reduced by the separation space between the middle cover and the end cover. , it can prevent rapid discharge of flame into the venting hole. Additionally, short circuiting due to contact between the bus bar assembly and the end cover can be prevented.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 셀 유닛 단위로 들어 올릴 수 있는 배터리 팩 설비가 제공된다. 이러한 배터리 팩 설비를 이용하면, 배터리 팩의 제조나 분해시에 필요한 수량만큼 용이하게 셀 유닛을 팩 케이스에 장착하거나 팩 케이스로부터 탈거할 수 있다. According to another aspect of the present invention, a battery pack facility that can be lifted on a cell unit basis is provided. By using such a battery pack facility, the required number of cell units can be easily mounted on or removed from the pack case when manufacturing or disassembling the battery pack.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동 지그는 셀 유닛 구조에 배터리 팩의 조립 및 분해를 위한 별도의 구성요소 추가 없이 벤팅홀을 배터리 팩 조립 및 분해를 위한 구성요소로 사용할 수 있다. 따라서 별도의 구성요소의 추가가 없으므로, 배터리 팩의 전체 에너지 밀도가 향상될 수 있다. 또한, 단순히 결합 다리가 벤팅홀에 삽입되어 걸림으로써 셀 유닛의 이동을 할 수 있으므로 조립 및 분해 과정이 간소화될 수 있으며, 제어부를 통해 셀 유닛의 손상없이 배터리 팩의 조립 및 분해 과정을 자동화할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the mobile jig can use the venting hole as a component for assembling and disassembling the battery pack without adding separate components for assembling and disassembling the battery pack to the cell unit structure. Therefore, since there is no additional component, the overall energy density of the battery pack can be improved. In addition, the assembly and disassembly process can be simplified because the cell unit can be moved simply by inserting the coupling leg into the venting hole and locking it, and through the control unit, the assembly and disassembly process of the battery pack can be automated without damaging the cell unit. there is.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동 지그에 의하여 이동한 셀 유닛이 팩 케이스에 서로 높이가 다르게 안착되어 있으면 가압 지그가 셀 유닛의 높이를 일정하게 하여 배터리 팩의 제조가 용이해질 수 있다. 또한, 팩 케이스 하부에 TIM(Thermal interface material)이 도포된 상태로 셀 유닛이 안착되게 되면, 셀 유닛과 TIM의 효과적인 접착이 가능하다. According to another aspect of the present invention, if the cell units moved by the moving jig are seated in the pack case at different heights, the pressurizing jig may maintain the height of the cell units, making it easy to manufacture the battery pack. Additionally, if the cell unit is seated with TIM (thermal interface material) applied to the bottom of the pack case, effective adhesion of the cell unit and TIM is possible.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 일부 구성요소를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 팩에 포함될 수 있는 셀 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 셀 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 팩에 포함되는 중간 커버를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 팩에 포함되는 엔드 커버를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 팩의 일부 구성요소의 일부 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩 설비를 대략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 이동 지그의 결합 다리가 셀 유닛에 삽입되기 전 상태를 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 이동 지그의 결합 다리가 셀 유닛에 삽입된 후 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 이동 지그의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 배터리 팩의 일부 구성요소의 일부 단면에서 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 센싱부의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 가압 지그의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing some components of a battery pack according to the present invention separated.
Figure 2 is a perspective view of a cell unit that may be included in a battery pack according to the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the cell unit shown in FIG. 2.
Figure 4 is a diagram showing the middle cover included in the battery pack according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing an end cover included in a battery pack according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing a partial cross-section of some components of a battery pack according to the present invention.
Figure 7 is a block diagram to roughly explain the battery pack facility according to the present invention.
Figure 8a is a diagram showing a state before the coupling leg of the moving jig included in the battery pack equipment according to the present invention is inserted into the cell unit.
Figure 8b is a diagram showing the state after the coupling leg of the moving jig included in the battery pack equipment according to the present invention is inserted into the cell unit.
Figure 9 is a diagram for explaining the operation method of the moving jig included in the battery pack facility according to the present invention.
Figure 10 is a diagram for explaining the operation method of the sensing unit included in the battery pack equipment according to the present invention in a partial cross section of some components of the battery pack.
Figure 11 is a diagram for explaining the operation method of the pressurizing jig included in the battery pack equipment according to the present invention.
Figure 12 is a diagram showing a vehicle according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 첨부되는 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 아니된다. 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention described later, serve to further understand the technical idea of the present invention. Therefore, the present invention is limited only to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as such. Like reference numerals refer to like elements. Additionally, in the drawings, the thickness, proportions and dimensions of components are exaggerated for effective explanation of technical content.
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 적적하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.
본 명세서에서 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.In this specification, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are used, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer. is obvious to those skilled in the art of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사항에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical details of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 일부 구성요소를 분리하여 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 배터리 팩에 포함될 수 있는 셀 유닛의 사시도이다. 도 3은 도 2에 나타낸 셀 유닛의 분해 사시도이다.1 is a diagram showing some components of a battery pack according to the present invention separated. Figure 2 is a perspective view of a cell unit that may be included in a battery pack according to the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view of the cell unit shown in FIG. 2.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(2)은 파우치형 배터리 셀(100), 팩 케이스(300), 셀 커버(200) 및 벤팅 디바이스(V)를 포함할 수 있다.1 to 3, the
도 3을 참조하면, 파우치형 배터리 셀(100)은 전극 조립체, 전해액 및 파우치 외장재를 포함할 수 있다. 파우치형 배터리 셀(100)은 전극 조립체를 수납하는 수납부(110) 및 수납부(110)의 둘레로부터 외측으로 연장된 실링부(120)를 구비할 수 있다. 파우치형 배터리 셀(100)은 전극 리드(111)를 구비할 수 있다. 전극 리드(111)는 파우치 외장재의 양방향으로 각각 인출되거나, 일측에서만 인출될 수 있다. 도시한 예에서, 전극 리드(111)는 파우치형 배터리 셀(100)의 양방향으로 인출되어 있다(X축 방향). 전극 리드(111)가 인출되어 있는 방향을 파우치형 배터리 셀(100)의 길이 방향이라고 정의할 수 있고, 바꾸어 말하면 전극 리드(111)는 파우치형 배터리 셀(100)의 길이 방향을 따라 각각 전방과 후방에 인출되어 있다고도 말할 수 있다.Referring to FIG. 3, the pouch-
이러한 파우치형 배터리 셀(100)은 셀 커버(200)로 감싸져서 셀 유닛(U)을 구성할 수 있다. This pouch-
도 1을 참조하면, 배터리 팩(2)이 이러한 셀 유닛(U)을 복수개 포함함으로써, 파우치형 배터리 셀(100)이 배터리 팩(2)에 복수개 포함될 수 있다. 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 적어도 일 방향으로 적층될 수 있다. 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 좌우 방향(Y축 방향)으로 적층 배치될 수 있다. 더욱이, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 좌우 방향으로 배치되되, 전후 방향(X축 방향)으로 복수의 열을 이루는 형태로 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바를 참조하면 복수의 파우치형 배터리 셀(100)은 좌우 방향으로 적층되어 하나의 셀 묶음을 형성하고, 이러한 셀 묶음이 좌우 방향으로 2개 배치, 그리고 전후 방향으로도 2개 배치되어, 2×2 배열로 팩 케이스(300) 내에 배치되어 있다.Referring to FIG. 1, the
도 1을 계속 참조하면, 팩 케이스(300)는 내부에 공간을 형성하여 파우치형 배터리 셀(100)을 수납할 수 있다. 예를 들어, 팩 케이스(300)는 케이스 본체(310) 및 탑 커버(320)를 구비할 수 있다. 케이스 본체(310)는 상단이 개방된 박스 형태로 구성되어 내부 공간에 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 수납할 수 있다. 탑 커버(320)는 케이스 본체(310)의 상단 개방부(Z축 양의 방향에 위치하는 개방부)를 커버하는 덮개 형태로 구성될 수 있다. 한편, 팩 케이스(300)는 여기에 도시하고 설명하는 구조에만 국한되는 것은 아니고, 예를 들어 상단이 개방된 박스 형태로 구성되어 내부 공간에 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 수납할 수 있는 바텀 프레임과, 바텀 프레임의 상단 개방부를 커버하는 덮개 형태로 구성된 탑 프레임의 조합으로도 구성될 수 있다. 팩 케이스(300)의 내부 공간에는 복수의 파우치형 배터리 셀(100)과 함께 셀 커버(200)도 함께 수납될 수 있다. 팩 케이스(300)는 플라스틱 또는 금속 재질을 구비할 수 있다. 그 밖에도, 팩 케이스(300)는 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 팩 케이스의 외장재 재질을 채용할 수 있다.Continuing to refer to FIG. 1 , the
도 2 및 도 3을 보다 상세히 살펴보면, 셀 커버(200)는 적어도 하나의 파우치형 배터리 셀(100)의 외부를 부분적으로 감싸 개방부(O)를 형성하도록 구성될 수 있다. 셀 커버(200)는 좌우 방향으로 적층된 복수개의 파우치형 배터리 셀(100)의 일부를 감싸도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면 셀 커버(200)는 좌우 방향으로 적층된 3개의 파우치형 배터리 셀(100)의 일부를 감싸도록 구성될 수 있다.Looking at FIGS. 2 and 3 in more detail, the
셀 커버(200)는 전극 리드(111)가 구비된 부분이 외부로 노출되도록 파우치형 배터리 셀(100)의 외부를 부분적으로 감싸는 형태로 구성될 수 있다.The
배터리 팩(2)에는 복수의 셀 유닛(U)이 포함될 수 있으며, 이 경우 셀 커버(200)는 배터리 팩(2)에 복수 포함될 수 있다. 셀 커버(200)가 둘 이상의 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸는 경우, 배터리 팩(2)에는 파우치형 배터리 셀(100)의 개수보다 작은 개수의 셀 커버(200)가 포함될 수 있다. 셀 유닛(U) 안의 파우치형 배터리 셀(100)은 버스바 어셈블리(400)를 통해 직렬 및/또는 병렬로 전기적 연결될 수 있다.The
셀 유닛(U)은 셀 뱅크라고도 표현할 수 있다. 본 발명에 따르면, 셀 커버(200)가 셀 뱅크간을 구획 분리하는 형태이므로 셀 뱅크별로 열 폭주 및 폭발을 방지할 수 있다.A cell unit (U) can also be expressed as a cell bank. According to the present invention, since the
셀 커버(200)는 강성 확보를 위해, 다양한 재질로 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 이러한 금속 재질의 경우, 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태를 보다 안정적으로 유지하며, 외부 충격으로부터 파우치형 배터리 셀(100)을 보다 안전하게 보호할 수 있다. 셀 커버(200)는 SUS 재질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)는 전체적으로 SUS 재질로 이루어질 수 있다. The
인접하는 셀 커버(200) 사이에는 써멀 배리어(미도시)를 더 포함할 수 있다. 써멀 배리어는 단열 재질이나 화염 억제 재질의 패드 형태로 구성될 수 있으며, 바람직하게 압축 가능한 재질로 구성될 수 있다. 바람직하게 써멀 배리어는 인접하는 셀 커버(200) 사이에 셀 커버(200)와 밀착되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 써멀 배리어는 파우치형 배터리 셀(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 억제하도록 구성될 수 있다. 또한, 써멀 배리어는 열 폭주에 따른 화염의 확산을 지연시키고 열 전이 파단을 함과 동시에 파우치형 배터리 셀(100)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 억제할 수 있으므로, 배터리 팩(2)의 구조적 안정성을 더욱 확보할 수 있다.A thermal barrier (not shown) may be further included between adjacent cell covers 200. The thermal barrier may be made of a pad made of an insulating material or a flame suppressing material, and may preferably be made of a compressible material. Preferably, the thermal barrier may be configured to be in close contact with the cell covers 200 between adjacent cell covers 200. Accordingly, the thermal barrier may be configured to suppress swelling phenomenon that may occur in the pouch-
셀 커버(200)는 강성 확보를 위해, 다양한 재질로 구성될 수 있다. 특히, 셀 커버(200)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 이러한 금속 재질의 경우, 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태를 보다 안정적으로 유지하며, 외부 충격으로부터 파우치형 배터리 셀(100)을 보다 안전하게 보호할 수 있다. 셀 커버(200)는 SUS 재질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 셀 커버(200)는 전체적으로 SUS 재질로 이루어질 수 있다.The
이와 같이, 셀 커버(200)가 스틸 재질로 이루어지는 경우, 기계적 강도 내지 강성이 우수하므로, 파우치형 배터리 셀(100)의 적층 상태를 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이 경우, 외부의 충격, 이를테면 침상체 등으로부터 파우치형 배터리 셀(100)의 손상이나 파손을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 파우치형 배터리 셀(100)의 핸들링이 보다 용이해질 수 있다. 또한, 높은 용융점으로 인해, 배터리 셀(100)로부터 화염 발생 시, 전체적인 구조가 안정적으로 유지될 수 있다. 알루미늄 재질에 비해 녹는점이 높으므로, 배터리 셀(100)로부터 분출된 화염에도 용융되지 않고, 그 형태가 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(100) 간 화염 전파 방지 내지 지연 효과, 벤팅 제어 효과 등이 우수하게 확보될 수 있다.As such, when the
또한, 배터리 셀(100)을 셀 커버(200)로 감쌈으로써, 배터리 셀(100)을 쉽게 견고한 형태로 만들어, 팩 케이스(300) 내부에서 직접 적층되는 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 배터리 팩(2)의 조립성과 기계적 안정성 등이 향상될 수 있다.In addition, by wrapping the
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 플라스틱 카트리지와 같은 적층용 프레임이나 별도의 모듈 케이스 등의 구성이 없이도, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 팩 케이스(300) 내부에 안정적으로 수납할 수 있다.According to this configuration of the present invention, a plurality of pouch-
더욱이, 본 발명의 경우, 파우치형 배터리 셀(100)을 이용한 CTP(Cell To Pack) 타입의 배터리 팩(2)이 보다 효율적으로 구현될 수 있다. 즉, 별도의 모듈 케이스 내부에 파우치형 배터리 셀(100)을 수납하고 이러한 모듈 케이스를 팩 케이스(300) 내부에 수납시키는 것이 아니라, 파우치형 배터리 셀(100)을 직접 팩 케이스(300) 내부에 수납시키는 형태로 배터리 팩(2)이 마련될 수 있다. 이때, 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 일측이, 셀 커버(200) 외부로 노출되어, 팩 케이스(300)와 직접 대면하도록 배치될 수 있다.Moreover, in the case of the present invention, the CTP (Cell To Pack)
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 팩(2)에 모듈 케이스나 적층용 프레임, 셀의 적층 상태를 유지하기 위한 볼트 등의 체결 부재 등이 추가로 구비될 필요가 없다. 따라서, 모듈 케이스나 적층용 프레임 등 다른 구성요소가 차지하는 공간이나 그로 인한 공차 확보를 위한 공간이 제거될 수 있다. 그러므로, 다른 구성요소가 제거된 공간만큼 배터리 셀(100)이 더 공간을 차지할 수 있으므로, 배터리 팩(2)의 에너지 밀도가 보다 향상될 수 있다. Therefore, according to this aspect of the present invention, there is no need to additionally provide the
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 모듈 케이스나 적층용 프레임, 볼트 등이 구비되지 않으므로, 배터리 팩(2)의 부피나 무게가 감소되고, 제조 공정이 간소화될 수 있다.Additionally, according to this aspect of the present invention, since a module case, stacking frame, bolts, etc. are not provided, the volume and weight of the
또한, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)의 핸들링이 보다 용이해질 수 있다. 예를 들어, 복수의 파우치형 배터리 셀(100)을 팩 케이스(300) 내부에 수납하는 경우, 지그 등에 의해 파우치형 배터리 셀(100)을 파지할 수 있다. 이때, 지그는 파우치형 배터리 셀(100)을 직접 파지하지 않고, 파우치형 배터리 셀(100)을 감싸고 있는 셀 커버(200)를 파지할 수 있다. 따라서, 지그에 의한 파우치형 배터리 셀(100)의 손상이나 파손이 방지될 수 있다.Additionally, according to this aspect of the present invention, handling of the pouch-
뿐만 아니라, 배터리 팩(2)의 냉각 효율이 보다 향상될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시 구성의 경우, 각 배터리 셀(100)의 일부가 팩 케이스(300)에 직접 노출될 수 있으므로, 각 배터리 셀(100)의 열이 팩 케이스(300)를 통해 외부로 효과적으로 배출될 수 있다.In addition, the cooling efficiency of the
도 3을 다시 참조하면, 셀 커버(200)는 제1측면 커버부(210), 제2측면 커버부(220) 및 상측 커버부(230)를 구비할 수 있다.Referring again to FIG. 3, the
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 제1측면 커버부(210)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 일 측면을 커버하도록 구성될 수 있다. 제1측면 커버부(210)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 좌 측면(Y축 음의 방향에 위치하는 측면)을 커버하도록 구성될 수 있다. 제1측면 커버부(210)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(110) 및 실링부(120)를 커버할 수 있다. 제1측면 커버부(210)는 플레이트 형태일 수 있다. Referring to FIG. 3 together with FIG. 2 , the first
제2측면 커버부(220)는 제1측면 커버부(210)와 대면할 수 있다. 제2측면 커버부(220)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 타 측면을 커버할 수 있다. 제2측면 커버부(220)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 우측 면(Y축 양의 방향에 위치하는 측면)을 커버하도록 구성될 수 있다. 제2측면 커버부(220)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(110) 및 실링부(120)를 커버할 수 있다. 제2측면 커버부(220)는 플레이트 형태일 수 있다.The second
셀 커버(200)는 파우치형 배터리 셀(100)이 제1측면 커버부(210)와 제2측면 커버부(220) 사이에 세워진 상태로 지지하도록 구성될 수 있다. 제1측면 커버부(210) 및 제2측면 커버부(220)는 서로 나란할 수 있다. 이에 따라, 파우치형 배터리 셀(100)이 기립 상태로 좌우 방향으로 나란하게 적층된 구성이 안정적으로 유지될 수 있다. The
상측 커버부(230)는 제1측면 커버부(210)와 제2측면 커버부(220)를 연결할 수 있다. 상측 커버부(230)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 상부(Z축 양의 방향)를 커버할 수 있다. 상측 커버부(230)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)의 수납부(110)의 상부를 커버할 수 있다. 상측 커버부(230)는 플레이트 형태일 수 있다. The
상측 커버부(230)에는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)에서 발생하는 가스 배출을 위한 커버 벤팅부(240)가 구비될 수 있다. 커버 벤팅부(240)는 상측 커버부(230)를 관통하는 형태로서 단순한 홀 형태일 수 있다. 이 경우, 커버 벤팅부(240)는 후술할 배터리 팩 설비(도 7의 10 참조)의 이동 지그(도 7의 11 참조)와 결합될 수 있다. The
커버 벤팅부(240)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)에서 발생하는 가스로 인하여 셀 커버(200)의 내부 공간의 압력이 일정 압력 이상이 되었을 때 파단되도록 주변부에 비하여 강성이 낮도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 커버 벤팅부(240)는 주변부보다 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. The
셀 커버(200)는 제1측면 커버부(210)의 단부 중 전극 리드(111)가 구비된 측 단부와 제2측면 커버부(220)의 단부 중 전극 리드(111)가 구비된 측 단부에 개방부(O)를 형성할 수 있다. The
제1측면 커버부(210)가 실링부(120)를 커버하는 부분 및 제2측면 커버부(220)가 실링부(120)를 커버하는 부분의 사이에 벤팅 디바이스(V)가 삽입될 수 있다. 제1측면 커버부(210) 및 제2측면 커버부(220)는 상측 커버부(230)보다 전극 리드(111)측으로 더 돌출된 부분을 가질 수 있다. 즉, 셀 커버(200)는 수납부(110)의 적어도 3면을 감싸는 'n'자 형태에서 제1측면 커버부(210) 및 제2측면 커버부(220)의 일부만 실링부(120)를 커버하도록 상측 커버부(230)보다 제1측면 커버부(210) 및 제2측면 커버부(220)의 일부가 돌출된 형태일 수 있다.A venting device (V) may be inserted between the portion where the first
제1측면 커버부(210), 제2측면 커버부(220) 및 상측 커버부(230) 중 적어도 일부는 서로 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 제1측면 커버부(210), 제2측면 커버부(220) 및 상측 커버부(230)는 하나의 플레이트가 절곡되어 형성될 수 있다. 이와 같이 셀 커버(200)를 형성하기 위해 하나의 플레이트에 절곡부를 형성하는 구성은 프레스(press) 또는 롤 포밍(roll forming)과 같은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 커버(200)의 제조가 보다 간단해질 수 있다. 또는, 제1측면 커버부(210), 제2측면 커버부(220) 및 상측 커버부(230)는 각각 별도로 제조된 후, 접착, 끼워맞춤, 용접이나 볼팅 등을 통해 상호 결합될 수도 있다.At least a portion of the first
셀 커버(200)는 배터리 팩(2)에 복수개 포함될 수 있다. 이 경우, 셀 커버(200) 사이에는 접착 부재가 개재될 수 있다. 예를 들어, 2개의 셀 커버(200)가 서로 대면하게 되는 부분인 제1측면 커버부(210) 및/또는 제2측면 커버부(220)에는 접착 부재가 개재되어, 이들 사이를 접착 고정시킬 수 있다. 이러한 접착 구성을 통해 여러 개의 셀 커버(200)간 연결 구성을 보다 견고히 할 수 있다. 상기 접착 부재는 금속 재질로 이루어질 수 있는 셀 커버(200)간의 절연을 달성할 수 있도록 절연성일 수 있다. 또한, 상기 접착 부재는 열전도성일 수 있다. 이러한 접착을 통하여 셀 커버(200)는 배터리 셀(100)에 견고하게 결합되며 배터리 셀(100)에서 발생되는 열을 배터리 셀(100) 외부로 배출하는 데에 도움이 될 수 있다.A plurality of cell covers 200 may be included in the
셀 커버(200)는 내측면에 절연 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 절연 코팅층은 제1측면 커버부(210)의 내측면 및/또는 제2측면 커버부(220)의 내측면에 코팅될 수 있다. 상기 절연 코팅층은 실리콘 수지, 폴리 아미드(Polyamide) 및 고무 중 어느 하나의 절연성 소재를 코팅, 도포 또는 부착한 것일 수 있다. 상기 절연 코팅층은, 최소한의 코팅양으로 절연 코팅 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 상기 절연 코팅층이 셀 커버(200)의 내측면에 적용되어 있어, 파우치형 배터리 셀(100)과 셀 커버(200) 간의 절연성이 강화될 수 있다.The
도 3을 다시 참조하면, 벤팅 디바이스(V)는 개방부(O)를 커버할 수 있다. 특히, 벤팅 디바이스(V)의 엔드 커버(600)가 셀 유닛(U)의 최외측에서 개방부(O)를 커버할 수 있다. 벤팅 디바이스(V)는 전극 리드(111)가 구비된 부분의 적어도 일부를 커버하도록 구성될 수 있다. 벤팅 디바이스(V)는 적어도 일부가 셀 커버(200)에 삽입될 수 있다. 벤팅 디바이스(V)는 적어도 일부가 셀 커버(200)의 내측면과 대면할 수 있다. Referring again to FIG. 3, the venting device (V) can cover the opening (O). In particular, the
벤팅 디바이스(V)는 각 셀 유닛(U)에 대하여 각 셀 커버(200)로 감싸지지 않는 측면에 구비될 수 있다. 본 실시예에서 셀 커버(200)가 파우치형 배터리 셀(100)의 적어도 3면을 둘러싸고, 파우치형 배터리 셀(100)에서 전극 리드(111)가 구비된 전방과 후방, 그리고 파우치형 배터리 셀(100)의 하부를 노출시키고 있다. 그러므로, 벤팅 디바이스(V)는 셀 커버(200)의 전방과 후방에서 파우치형 배터리 셀(100)에서 전극 리드(111)가 구비된 부분에 구비될 수 있다. 벤팅 디바이스(V)는 적어도 일부가 셀 커버(200)의 내측으로 삽입될 수 있다. 즉, 벤팅 디바이스(V)의 일부는 상측 커버부(230)보다 돌출되고, 나머지 일부는 상측 커버부(230)보다 돌출되어 있는 부분의 제1측면 커버부(210)의 내측과 제2측면 커버부(220)의 내측에 삽입되어 접촉하고 있을 수 있다. 이러한 구성을 통해, 셀 커버(200)와 벤팅 디바이스(V)간 효율적인 결합이 가능해진다.The venting device (V) may be provided on the side of each cell unit (U) that is not surrounded by the
벤팅 디바이스(V)는 파우치형 배터리 셀(100)에서 발생하는 화염 및 가스를 배출할 수 있도록 구성될 수 있다. 벤팅 디바이스(V)는 벤팅홀(610)을 구비할 수 있다. 특히, 벤팅홀(610)은 벤팅 디바이스(V)의 엔드 커버(600)에 구비될 수 있다. 벤팅홀(610)은 개방부(O)의 크기보다 작을 수 있다. 벤팅홀(610)은 개폐가 가능하도록 구성될 있다. 벤팅홀(610)은 평상시에는 닫혀있는 상태이다가, 가스나 화염이 빠져나가거나 후술할 이동 지그(11)의 결합 다리(도 8a의 L 참조)가 삽입될 때는 열리도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 벤팅홀(610)은 힌지 구조에 의해 개폐가 가능할 수 있다. 벤팅홀(610)은 개방부(O)의 높이의 절반 또는 그 위에 중심부를 가질 수 있다. 즉, 벤팅홀(610)은 엔드 커버(600) 내의 상부에 위치할 수 있다. 또한, 벤팅홀(610)의 상단 테두리부는 곡률을 갖도록 구성될 수 있다. The venting device V may be configured to discharge flame and gas generated from the pouch-
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)에서 스웰링 또는 열 폭주로 인한 가스 및/또는 화염이 발생하는 경우, 벤팅 디바이스(V)의 벤팅홀(610)을 통해 셀 유닛(U)의 외부로 배출될 수 있다. 따라서 사이드 벤팅을 유도함으로써, 가스 및/또는 화염이 셀 커버(200)의 개방된 부분을 통해 무작위적으로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 스웰링 대응 성능이 우수한 배터리 팩(2)을 제공할 수 있다. According to this configuration of the present invention, when gas and/or flame is generated due to swelling or thermal runaway in the pouch-
또한, 벤팅홀(610)은 개방부(O)보다 작은 크기를 가지게 된다. 따라서, 셀 커버(200)만 있는 경우와 비교하여 벤팅 가스 또는 화염의 배출 각도를 최소화하여, 화염의 전이를 최소화할 수 있게 된다.Additionally, the venting
이러한 배터리 팩(2)에서는 내부에서 열적 이벤트가 발생하더라도, 셀 커버(200)와 벤팅 디바이스(V)를 통해 가스와 화염이 방향성을 가지게 되고, 이 방향을 통해 배터리 팩(2) 외부로 배출이 되면서, 이벤트가 발생한 배터리 셀(100)에 인접하여 있는 다른 배터리 셀(100)로 화염이 역류하는 것이 방지된다. 따라서, 본 발명은 화염의 강도를 감소시키고, 역류를 제어하여 인접한 배터리 셀(100)로의 열 전파를 방지할 수 있는 배터리 팩(2)을 제공할 수 있다.In this
이하, 벤팅 디바이스(V)의 세부 구성요소를 나타내는 도면들을 통해 보다 자세한 설명을 하도록 한다. Hereinafter, a more detailed description will be provided through drawings showing detailed components of the venting device (V).
도 4는 본 발명에 따른 배터리 팩에 포함되는 중간 커버를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 배터리 팩에 포함되는 엔드 커버를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 배터리 팩의 일부 구성요소의 일부 단면을 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the middle cover included in the battery pack according to the present invention. Figure 5 is a diagram showing an end cover included in a battery pack according to the present invention. Figure 6 is a diagram showing a partial cross-section of some components of a battery pack according to the present invention.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 벤팅 디바이스(V)는 버스바 어셈블리(400), 중간 커버(500) 및 엔드 커버(600)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 6 , the venting device V may include a
도 3 및 도 6을 참조하면, 버스바 어셈블리(400)는 전극 리드(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 버스바 어셈블리(400)는 버스바 단자(410) 및 버스바 프레임(420)을 포함할 수 있다. 버스바 단자(410)는 파우치형 배터리 셀(100)의 전극 리드(111)와 연결될 수 있다. 버스바 프레임(420)은 버스바 단자(410)가 안착되고 파우치형 배터리 셀(100)의 전극 리드(111)가 통과하도록 구성될 수 있다. 버스바 단자(410)는 통과된 전극 리드(111)가 버스바 단자(410)를 향하도록 절곡되어 용접을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 용접 이후, 버스바 어셈블리(400)에 중간 커버(500) 및 엔드 커버(600)가 조립되어 셀 유닛(U)의 조립 과정이 완료될 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 6 , the
도 4 및 도 6을 참조하면, 중간 커버(500)는 버스바 어셈블리(400)의 일측에 구비될 수 있다. 중간 커버(500)는 버스바 어셈블리(400)와 엔드 커버(600) 사이에 구비될 수 있다. 중간 커버(500)는 벤팅홀(610)과 연통되도록 연통부(510)를 구비할 수 있다. 연통부(510)는 메쉬 부재(M)를 구비할 수 있다. 메쉬 부재(M)는 여러 장의 다공성 금속판을 중첩한 형태로 마련되어 플레임 어레스터(flame arrester)와 같은 기능을 하도록 구성될 수 있다. 다만, 메쉬 부재(M)는 중간 커버(500)와 엔드 커버(600) 사이에 메쉬 플레이트 형태로 구비될 수도 있다.Referring to FIGS. 4 and 6 , the
나아가, 중간 커버(500)는 안착부(520)를 구비할 수 있다. 안착부(520)는 중간 커버(500)의 X축 양의 방향에 위치하는 외측면의 단부로부터 소정 폭을 갖는 면을 형성하도록 X축 양의 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 안착부(520)는 중간 커버(500)의 상부 및/또는 하부에 구비될 수 있다. Furthermore, the
중간 커버(500)는 절연 소재를 포함할 수 있다. 상기 절연 소재는 버스바 어셈블리(400)와 엔드 커버(600) 사이에 전기적 연결을 차단할 수 있다.The
도 5 및 도 6을 참조하면, 엔드 커버(600)는 감싸진 파우치형 배터리 셀(100)에서 발생하는 가스 및 화염을 배출할 수 있도록 구성될 수 있다. 엔드 커버(600)는 위에서 설명한 벤팅홀(610)을 구비할 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6 , the
열적 이벤트 발생시, 벤팅홀(610)을 통해 가스 및 화염의 원활한 배출이 가능하다. 뿐만 아니라, 벤팅홀(610)에는 본 발명에서 제안하는 배터리 팩 설비(10)의 이동 지그(11)의 결합 다리(L)가 결합되어서 셀 유닛(U) 단위로 이동이 가능해지도록 할 수 있다. When a thermal event occurs, gas and flame can be smoothly discharged through the
엔드 커버(600)는 가이드부(620)를 구비할 수 있다. 가이드부(620)는 엔드 커버(600)의 X축 음의 방향에 위치하는 내측면의 단부로부터 소정 폭을 갖는 면을 형성하도록 X축 음의 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 가이드부(620)는 안착부(520)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 가이드부(620)는 안착부(520)에 안착할 수 있다. 따라서 중간 커버(500)와 엔드 커버(600) 사이에는 상기 소정 폭에 대응되는 이격 공간이 형성될 수 있다. 이러한 이격 공간에는 이동 지그(11)의 결합 다리(L)가 벤팅홀(610)을 통하여 삽입될 수 있다.The
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 파우치형 배터리 셀(100)에서 발생할 수 있는 화염의 흐름이 중간 커버(500)에 의하여 1차적으로 저지될 수 있고, 중간 커버(500)와 엔드 커버(600) 사이의 이격 공간에 의하여 화염의 강도를 감소시키고, 벤팅홀(610)로의 화염의 급격한 배출을 방지할 수 있다. 또한, 버스바 어셈블리(400)와 엔드 커버(600) 사이의 접촉에 의한 단락 현상을 방지할 수 있다.According to this configuration of the present invention, the flow of flame that may occur in the pouch-
이상의 실시 구성에 따라 배터리 팩(2)의 조립 과정을 설명하면, 셀 커버(200)로 배터리 셀(100)을 감싼 후, 셀 커버(200)의 개방된 부분에 버스바 어셈블리(400)를 삽입하여 조립한다. 배터리 셀(100)의 전극 리드(111)를 버스바 프레임(420)에 관통시킨 후 절곡하고 용접 등 공지의 접합 수단을 통해 버스바 단자(410)에 고정시킨다. 버스바 어셈블리(400)에 중간 커버(500)를 조립한다. 중간 커버(500)에 엔드 커버(600)를 조립한다. 다음으로, 엔드 커버(600)를 용접한다. 버스바 어셈블리(400), 중간 커버(500) 및 엔드 커버(600)의 독특한 결합 구조에 의해, 이들간의 결합이 용이하고도 효율적으로 이루어질 수 있다.To describe the assembly process of the
도 7은 본 발명에 따른 배터리 팩 설비를 대략적으로 설명하기 위한 블록도이다. Figure 7 is a block diagram to roughly explain the battery pack facility according to the present invention.
도 7을 참조하면, 배터리 팩 설비(10)는 이동 지그(11) 및 가압 지그(12)를 포함할 있다.Referring to FIG. 7, the
이동 지그(11)는 작동부(11a), 제어부(11b) 및 센싱부(11c)를 포함할 수 있다. 가압 지그(12)는 작동부(12a), 제어부(12b) 및 센싱부(12c)를 포함할 수 있다. 다만, 이동 지그(11) 및 가압 지그(12)의 각 구성요소는 후술할 바와 같은 기능을 수행하는 예시적인 명칭일 뿐이다. The moving
도 8a는 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 이동 지그의 결합 다리가 셀 유닛에 삽입되기 전 상태를 나타낸 도면이다. 도 8b는 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 이동 지그의 결합 다리가 셀 유닛에 삽입된 후 상태를 나타낸 도면이다.Figure 8a is a diagram showing a state before the coupling leg of the moving jig included in the battery pack equipment according to the present invention is inserted into the cell unit. Figure 8b is a diagram showing the state after the coupling leg of the moving jig included in the battery pack equipment according to the present invention is inserted into the cell unit.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 이동 지그(11)는 결합 다리(L)를 포함할 수 있다. 결합 다리(L)는 벤팅 디바이스(V)에 삽입되어 걸림으로써 셀 유닛(U)을 이동시키도록 구성될 수 있다. Referring to FIGS. 8A and 8B, the
결합 다리(L)는 벤팅홀(610)로 삽입될 수 있다. 결합 다리(L)는 중간 커버(500)와 엔드 커버(600)의 사이 공간에 삽입될 수 있다. 결합 다리(L)는 벤팅홀(610)로 삽입되거나 벤팅홀(610)로부터 제거될 수 있도록 X축 방향으로 이동될 수 있다. The coupling leg (L) may be inserted into the venting hole (610). The coupling leg (L) may be inserted into the space between the
결합 다리(L)는 셀 유닛(U)의 상방에서부터 하방으로, 즉 Z축 방향을 따라 하강한 후 X축 방향으로 이동하여 벤팅홀(610)에 삽입될 수 있고, 결합 다리(L)를 상방으로 들어 올리면 벤팅홀(610)의 상단 테두리부에 걸릴 수 있다. 결합 다리(L)의 상부는 벤팅홀(610)의 상단 테두리부의 곡률에 대응되도록 구성될 수 있다. 결합 다리(L)의 벤팅홀(610)에 삽입되는 부분의 단면의 형상은 벤팅홀(610)에 대응되는 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단면의 형상은 벤팅홀(610)의 테두리보다 대략 비슷하거나 작을 수 있으며, 작게 형성되는 경우에는 고무 패드 등이 끼워질 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 결합 다리(L)를 통하여 셀 유닛(U)을 들어 올리거나 이동 시에 결합 다리(L) 및 셀 유닛(U)이 받는 데미지가 적을 수 있다. The coupling leg (L) moves downward from the top of the cell unit (U), that is, along the Z-axis direction, and then moves in the X-axis direction to be inserted into the
또한, 앞서 벤팅홀(610)은 엔드 커버(600) 내의 상부에 위치할 수 있다고 설명한 바 있다. 벤팅홀(610)이 엔드 커버(600) 내의 상부에 위치함에 따라, 결합 다리(L)를 벤팅홀(610)에 삽입하여 들어 올릴 때, 셀 유닛(U)의 무게 중심은 하부에 있게 되어, 셀 유닛(U)이 결합 다리(L)를 축으로 하여 회전하거나 흔들리지 않고, 셀 유닛(U)을 안정적으로 이동시킬 수 있다. In addition, it has been previously explained that the
결합 다리(L)는 복수개일 수 있다. 도시한 예에서, 벤팅 디바이스(V)는 셀 유닛(U)의 전방과 후방에 각각 결합하여 한 쌍으로 되어 있다. 결합 다리(L)도 벤팅 디바이스(V)에 각각 결합될 수 있도록 한 쌍일 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 이동 지그(11)는 이동시켜야 하는 셀 유닛(U)의 개수에 맞도록 결합 다리(L)를 구비할 수 있다. 또한, 이동 지그(11)는 셀 유닛(U)의 양쪽에 구비되는 결합 다리(L)를 통하여 셀 유닛(U)이 어느 한쪽으로 기울어지지 않게 안정적으로 이동시킬 수 있다. There may be a plurality of coupling legs (L). In the illustrated example, the venting device V is coupled to the front and rear of the cell unit U, respectively, to form a pair. The coupling legs (L) may also be a pair so that they can each be coupled to the venting device (V). According to this configuration, the moving
또한, 결합 다리(L)는 두 쌍 이상으로 하여 구성할 수도 있다. 그러면, 결합 다리(L)의 개수에 따라 원하는 수량 만큼의 셀 유닛(U)을 한 번에 제어 가능하다. Additionally, the coupling legs L may be composed of two or more pairs. Then, a desired number of cell units (U) can be controlled at once depending on the number of coupling legs (L).
도 9는 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 이동 지그의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.Figure 9 is a diagram for explaining the operation method of the moving jig included in the battery pack facility according to the present invention.
이동 지그(11)는 셀 유닛(U)을 향하는 방향 및 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 이동 지그(11)는 셀 유닛(U)을 상하 방향으로 이동가능하도록 구성될 수 있다. 이동 지그(11)에 의해, 결합 다리(L)가 벤팅홀(610)에 결합되어 원하는 방향으로 제어될 수 있다. The moving
이동 지그(11)는 결합 다리(L)를 벤팅홀(610)로 삽입하여 셀 유닛(U)의 X축 방향 일변을 아래로 한 직립 상태로 셀 유닛(U)을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시키고, 팩 케이스(300)로부터 Z축 방향 상측으로 이격된 위치에서부터 하측으로 팩 케이스(300)에 셀 유닛(U)을 안착시키거나, 반대 방향으로 탈거하도록 구성될 수 있다. The
이러한 이동 지그(11)의 작동은 이동 지그(11)의 작동부(11a)에 의할 수 있다. 여기서 작동부(11a)는 로봇 엑츄에이터일 수 있다. 로봇 엑츄에이터는 직각 좌표 로봇일 수 있다. The operation of the moving
작동부(11a)는 직각 좌표 로봇인 것이 가장 바람직하다. 이 때, 셀 유닛(U)과 결합 다리(L)의 정렬 상태에 따라, 직각 좌표 로봇인 작동부(11a)는 이축 또는 삼축으로 구성할 수 있다. 이축의 경우, 셀 유닛(U)의 적층 방향과 나란한 주행축과, 그 주행축을 따라 주행하는 몸체를 포함할 수 있고 그 몸체에 결합 다리(L)가 장착된다. 결합 다리(L)는 몸체 내에서 구비된 레일 등을 통해 상기 주행축과 직교하는 다른 방향으로 놓이는 다른 주행축을 따라 주행하고, 서브 모터(미도시) 등의 구동원을 포함할 수 있다. 삼축의 경우, 몸체는 공압 실린더에 연결되어 상하로 왕복운동할 수 있게 된다. 이에 따라, 이동 지그(11)는 전후좌우상하 구동이 가능해진다.It is most preferable that the operating unit 11a is a Cartesian coordinate robot. At this time, depending on the alignment state of the cell unit (U) and the coupling leg (L), the operating unit 11a, which is a Cartesian coordinate robot, may be configured as a two-axis or three-axis. In the case of two axes, it may include a running axis parallel to the stacking direction of the cell units (U) and a body running along the running axis, and a coupling leg (L) is mounted on the body. The coupling leg (L) travels along another traveling axis positioned in a different direction orthogonal to the traveling axis through a rail provided within the body, and may include a driving source such as a sub motor (not shown). In the case of three axes, the body is connected to a pneumatic cylinder and can reciprocate up and down. Accordingly, the moving
도 10은 배터리 팩의 일부 구성요소의 일부 단면에서 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 센싱부의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.Figure 10 is a diagram for explaining the operation method of the sensing unit included in the battery pack equipment according to the present invention in a partial cross section of some components of the battery pack.
도 10을 참조하면, 이동 지그(11)는 결합 다리(L)와 중간 커버(500) 사이의 거리를 센싱할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 센싱은 센싱부(11c)에 의할 수 있다. 센싱부(11c)가 센싱한 거리가 0이 되기 전에 제어부(11b)는 작동부(11a)에 의한 결합 다리(L)의 작동을 멈추게 할 수 있다. 즉, 결합 다리(L)가 중간 커버(500)에 닿기 전에 삽입을 멈춤으로써 셀 유닛(U)의 손상을 막을 수 있다. 센싱부(11c)는 거리를 측정할 수 있는 센서로 적외선 거리 측정 센서일 수 있다. Referring to Figure 10, the moving
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이동 지그(11)는 셀 유닛(U) 구조에 배터리 팩(2)의 조립 및 분해를 위한 별도의 구성요소 추가 없이 벤팅홀(610)을 배터리 팩(2) 조립 및 분해를 위한 구성요소로 사용할 수 있다. 따라서 별도의 구성요소의 추가가 없으므로, 배터리 팩(2)의 전체 에너지 밀도가 향상될 수 있다. 또한, 단순히 결합 다리(L)가 벤팅홀(610)에 삽입되어 걸림으로써 셀 유닛(U)의 이동을 할 수 있으므로 조립 및 분해 과정이 간소화될 수 있으며, 제어부(11b)를 통해 셀 유닛(U)의 손상없이 배터리 팩(2)의 조립 및 분해 과정을 자동화할 수 있다.According to this configuration of the present invention, the moving
이와 같이, 셀 유닛(U)의 벤팅 디바이스(V)는 사이드 디렉셔널 벤팅 기능을 하면서 조립이나 분해시 배터리 팩 설비(10)를 이용할 수 있도록 구성되어 있다. 특히 벤팅홀(610)은 셀 유닛(U)으로부터 돌출되거나 별도로 부가해야 할 부품 구조가 아니다. 만약 셀 유닛(U)별로 들어 올리기 위한 부품 구조를 셀 유닛(U)별로 적용을 하게 된다면, 예를 들어 손잡이와 같은 부품 구조를 적용하게 된다면, 배터리 팩(2) 내의 공간과 에너지 손실이 발생할 것이다. 본 발명에서는 벤팅 디바이스(V)의 벤팅홀(610)을 셀 유닛(U)별로 들어 올리기 위한 수단으로 사용한다. 이러한 구조는 매우 단순화된 구조이며 배터리 팩(2) 내의 공간과 에너지 손실을 발생시키지 않는다. In this way, the venting device (V) of the cell unit (U) is configured to perform a side directional venting function and enable the battery pack facility (10) to be used during assembly or disassembly. In particular, the venting
또한, 본 발명은 벤팅홀(610)을 셀 유닛(U)별로 들어 올리기 위한 수단으로 사용하는 데에 최적화된 배터리 팩 설비(10)를 제공한다. 이러한 배터리 팩 설비(10)는 셀 유닛(U) 단위로 들어 올릴 수 있도록 하는 것이며, 특히 벤팅 디바이스(V)의 벤팅홀(610)에 삽입되어 걸리는 결합 다리(L)를 포함하고 있음에 구조적 특징이 있다. 이러한 배터리 팩 설비(10)를 이용하면, 배터리 팩(2)의 제조나 분해시에 필요한 수량만큼 용이하게 셀 유닛(U)을 팩 케이스(300)에 장착하거나 팩 케이스(300)로부터 탈거할 수 있는 유리한 효과가 있다. Additionally, the present invention provides a battery pack facility (10) optimized for using the venting hole (610) as a means for lifting each cell unit (U). This
도 11은 본 발명에 따른 배터리 팩 설비에 포함되는 가압 지그의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.Figure 11 is a diagram for explaining the operation method of the pressurizing jig included in the battery pack equipment according to the present invention.
도 11을 도 7과 함께 참고하면, 배터리 팩 설비(10)는 가압 지그(12)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11 together with FIG. 7 , the
가압 지그(12)는 이동 지그(11)에 의하여 팩 케이스(300)에 안착된 셀 유닛(U)을 가압하도록 구성될 수 있다. 가압 지그(12)는 팩 케이스(300)에 높이가 다르게 안착된 셀 유닛(U)들의 높이가 일정해지도록 대략 플레이트 형상의 가압판(P)이 셀 유닛(U)을 하부로 가압할 수 있다. The
이러한 가압 지그(12)의 작동은 가압 지그(12)의 작동부(12a)에 의할 수 있다. 여기서 작동부(12a)는 로봇 엑츄에이터일 수 있다. 로봇 엑츄에이터는 직각 좌표 로봇일 수 있다. This
작동부(12a)는 직각 좌표 로봇인 것이 가장 바람직하다. 이 때, 셀 유닛(U)과 가압판(P)의 정렬 상태에 따라, 직각 좌표 로봇인 작동부(12a)는 일축 또는 이축으로 구성할 수 있다. 일축의 경우, 상하 방향으로 놓이는 주행축과, 그 주행축을 따라 주행하는 가압판(P)을 포함할 수 있다. 이축의 경우, 셀 유닛(U)의 적층 방향과 나란한 다른 주행축을 더 포함한다. 가압판(P)은 이러한 주행축 및 다른 주행축을 따라 주행하고, 서브 모터(미도시) 등의 구동원을 포함할 수 있다. 이에 따라, 가압판(P)은 좌우상하 구동이 가능해진다.It is most preferable that the operating unit 12a is a Cartesian coordinate robot. At this time, depending on the alignment state of the cell unit (U) and the pressure plate (P), the operating unit 12a, which is a Cartesian coordinate robot, may be configured as a single axis or a dual axis. In the case of a single axis, it may include a traveling axis located in the vertical direction and a pressure plate (P) running along the traveling axis. In the case of two axes, it further includes another traveling axis parallel to the stacking direction of the cell units (U). The pressure plate (P) travels along this traveling axis and other traveling axes, and may include a driving source such as a sub motor (not shown). Accordingly, the pressure plate P can be driven left, right, up and down.
가압 지그(12)는 가압판(P)에 의해 가압하는 압력을 센싱할 수 있도록 구성될 수 있다. 가압 지그(12)는 셀 유닛(U)의 높이를 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 센싱은 센싱부(12c)에 의할 수 있다. 센싱부(12c)가 센싱한 압력이 이미 설정해 놓은 압력이 되면 제어부(12b)는 작동부(12a)에 의한 가압판(P)의 작동을 멈추게 할 수 있다. 즉, 가압판(P)에 의하여 셀 유닛(U)들의 높이가 일정해지면 가압판(P)이 멈춤으로써 셀 유닛(U)의 손상을 막을 수 있다. 센싱부(12c)는 가압판(P)에 의한 압력을 측정할 수 있는 압력 측정 센서 및/또는 셀 유닛(U)의 높이를 측정할 수 있는 높이 측정 센서일 수 있다. The
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 가압 지그(12)가 이동 지그(11)에 의하여 이동한 셀 유닛(U)이 팩 케이스(300)에 서로 높이가 다르게 안착되어 있으면 셀 유닛(U)의 높이를 일정하게 하여 배터리 팩(2)의 제조가 용이해질 수 있다. 또한, 팩 케이스(300) 하부에 TIM(Thermal interface material, T)이 도포된 상태로 셀 유닛(U)이 안착되게 되면, 셀 유닛(U)과 TIM(T)의 효과적인 접착이 가능하다. According to this configuration of the present invention, if the cell units (U) moved by the pressing jig (12) by the moving jig (11) are seated in the pack case (300) at different heights, the height of the cell units (U) By keeping this constant, manufacturing of the
본 발명에 따른 배터리 팩 제조 방법은, 본 발명에 따른 배터리 팩 설비(10)를 이용하는 것으로 팩 케이스(300)의 하부에 TIM(T)을 도포하는 단계, 이동 지그(11)로 셀 유닛(U)을 이동시켜 팩 케이스(300)의 내부 공간에 안착시키는 단계 및 가압 지그(12)로 셀 유닛(U)을 가압하는 단계를 포함할 수 있다. 이동 지그(11)로 셀 유닛(U)을 이동시켜 팩 케이스(300)의 내부 공간에 안착시키는 단계는 팩 케이스(300) 내부에 필요 수량의 셀 유닛(U)을 모두 안착시켜 종료될 수 있다. 셀 유닛(U)의 안착 방향, 즉 조립 방향은 앞서 설명한 바와 같이 상방에서 하방으로, 즉 Z축 방향을 따른 방향이다. 모든 셀 유닛(U)이 안착되었으면, 가압 지그(12)를 이용하여 셀 유닛(U)들의 중앙부를 동시에 눌러서 셀 유닛(U)들의 높이가 일정하게 되도록 유도할 수 있다. 배터리 팩(2) 조립 과정이 단순화, 일괄화, 자동화될 수 있으며, 매번 재연성있게 배터리 팩(2)이 조립될 수 있다. The battery pack manufacturing method according to the present invention includes the steps of applying TIM (T) to the lower part of the
본 발명에 따른 배터리 팩 분해 방법은, 본 발명에 따른 배터리 팩 설비(10)를 이용하는 것으로 셀 유닛(U)이 팩 케이스(300)의 내부 공간에 수납된 배터리 팩(2)을 준비하는 단계, 팩 케이스(300) 내에서 수리 또는 교체가 필요한 셀 유닛(U)을 결정하는 단계 및 결정된 셀 유닛(U)을 이동 지그(11)를 통하여 이동시켜 팩 케이스(300)로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다. The battery pack disassembly method according to the present invention includes the steps of using the
배터리 팩(2) 사용 중에 A/S가 필요해지거나, 배터리 팩(2)의 수명이 다해 리사이클이 필요해지면, 배터리 팩(2)을 분해하여 일부 셀 유닛(U)을 제거하고 새 것으로 교체하거나 셀 유닛(U)을 전부 꺼내어 해체하는 작업이 필요해질 수 있다. 본 발명의 배터리 팩 설비(10)는 배터리 팩(2)의 분해에도 이용되어 분해 작업을 자동화시킬 수 있게 한다. 셀 유닛(U)별로 결합 다리(L)를 이동시켜 셀 유닛(U)별로 들어 올릴 수 있게 하므로, 필요시 원하는 수량만큼 셀 유닛(U)을 제거하는 것이 수월해진다. If after-sales service is required while using the battery pack (2), or if the battery pack (2) has reached the end of its life and needs to be recycled, disassemble the battery pack (2), remove some of the cell units (U), and replace them with new ones, or It may become necessary to take out and dismantle the entire unit (U). The
결정된 셀 유닛(U)을 이동 지그(11)를 통하여 이동시켜 팩 케이스(300)로부터 제거하는 단계는 한 쌍의 결합 다리(L)를 모두 사용하거나 일부만 사용할 수 있다. 즉, 셀 유닛(U)을 팩 케이스(300)에서 제거할 경우, 한쪽 또는 양쪽의 벤팅홀(610)에 결합 다리(L)를 결합하여 들어 올리는 것이 가능하다. The step of removing the determined cell unit (U) from the
도 1을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(2)은 배터리 관리 시스템(A, Battery Management System, BMS)과 배터리 차단 유닛(B, Battery Disconnect Unit, BDU)을 더 포함할 수 있다. BMS는 팩 케이스(300)의 내부 공간에 장착되며, 파우치형 배터리 셀(100)의 충방전 동작이나 데이터 송수신 동작 등을 전반적으로 제어하도록 구성될 수 있다. BMS는 배터리 모듈 단위가 아닌 배터리 팩(2) 단위에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로는 BMS는 팩 전압 및 팩 전류를 통해 파우치형 배터리 셀(100)의 충방전 상태, 전력 상태 및 성능 상태 등을 제어하도록 마련될 수 있다. BMS는 배터리 팩(2) 내의 배터리 셀(100)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리 팩(2)을 관리한다. 예컨대, 배터리 팩(2)의 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리 팩(2) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리 팩(2)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리 팩(2)의 교체 시기 추정도 가능하다. BDU는 배터리 팩(2)의 전력 용량과 기능을 관리하기 위해 배터리 셀(100)의 전기적 연결을 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 BDU는 파워 릴레이와 전류 센서, 퓨즈 등을 포함할 수 있다. BDU 역시 배터리 모듈 단위가 아닌 배터리 팩(2) 단위에 제공되는 구성으로서, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 차단 유닛이 채용될 수 있다.Referring back to FIG. 1, the
이 밖에도, 본 발명에 따른 배터리 팩(2)은 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 팩(2)의 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(2)의 경우, 작업자가 수작업으로 서비스 플러그를 분리하여 전원을 차단할 수 있는 MSD(Manual Service Disconnector)를 더 포함할 수 있다. 또한, 앞서 언급한 바와 같은 n×n 배치를 갖는 복수의 배터리 셀(100)을 상호 연결하기 위한 플랙서블 버스바나 케이블들을 더 포함할 수도 있다.In addition, the
다만, 본 발명은 상술한 배터리 팩(2)에 적용되는 구조를 배터리 모듈에 적용할 수 있다. 즉, 팩 케이스(300)의 구조를 모듈 케이스에 적용하여 모듈 케이스에 복수개의 셀 유닛(U)을 수납시키고, 모듈 케이스에 벤팅부를 구비하도록 하여 배터리 모듈로 구성할 수 있다. 이러한 배터리 모듈은, 팩 케이스(300)의 내부 공간에 하나 이상 수납되는 배터리 모듈로서, 앞서 설명한 바와 같은 복수의 파우치형 배터리 셀(100)과 셀 커버(200)를 포함하고, 내부 공간에 파우치형 배터리 셀(100)을 수납하는 모듈 케이스(앞서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 배터리 팩(2)의 팩 케이스(300) 구조를 그대로 이용할 수 있음)를 포함할 수가 있다.However, in the present invention, the structure applied to the
본 발명에 따른 배터리 팩(2) 또는 여기 설명한 배터리 모듈은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스는, 전기 자전거, 전기 자동차(1), 하이브리드 자동차(1) 등의 운송 수단이 대표적이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 특히 배터리 팩(2)은 전기 자동차용 배터리 팩으로 활용되기 적합하다. 또한, ESS의 에너지원으로 사용될 수도 있다.The
도 12는 본 발명에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.Figure 12 is a diagram showing a vehicle according to the present invention.
도 12를 참조하면, 자동차(1)는 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩(2)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차(1)는 이러한 배터리 팩(2) 이외에 자동차(1)에 포함되는 다른 다양한 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차(1)는 본 발명에 따른 배터리 팩(2) 이외에, 차체나 모터, ECU(electronic control unit) 등의 제어 장치 등을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12, the
배터리 팩(2)은 자동차(1) 내의 소정의 위치에 배설될 수 있다. 배터리 팩(2)은 전기 자동차(1)의 모터에 구동력을 제공하여 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원으로 사용될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(2)은 100V 이상의 높은 공칭 전압을 가진다. The
배터리 팩(2)은 모터 및/또는 내연 기관의 구동에 따라 인버터에 의해 충전되거나 방전될 수 있다. 배터리 팩(2)은 브레이크(brake)와 결합된 회생충전 장치에 의해 충전될 수 있다. 배터리 팩(2)은 인버터를 통해 자동차(1)의 모터에 전기적으로 연결될 수 있다. The
이와 같이, 자동차(1)에 구비된 배터리 팩(2)은 자동차(1)의 여러 동작에 필요한 전기 에너지를 제공할 수 있다. 또한, 배터리 팩(2)은 앞서 언급한 다양한 효과를 가진 것이므로 이를 포함하는 자동차(1)도 그러한 효과를 고스란히 가질 수 있다.In this way, the
구체적으로 하나의 예를 들면, 배터리 팩(2)은 셀 커버(200)를 포함함으로써 모듈 케이스를 생략 가능한 바, 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다. 에너지 밀도는 단위 무게당 저장된 에너지의 양을 의미한다. 배터리 팩(2)의 에너지 밀도가 증가되면, 같은 무게일 때에 배터리 팩(2)에 저장된 에너지가 더 많다. 따라서 이러한 배터리 팩(2)을 포함하는 자동차(1)의 경우 1회 충전 주행거리를 더 늘릴 수도 있고, 가속력을 더 빠르게 할 수도 있으며, 짐을 더 많이 실을 수도, 실내 공간을 더 크게 만들 수도 있는 등 다양하게 활용이 가능하다. 또한, 배터리 팩(2)의 에너지 밀도가 증가되면, 같은 에너지일 때 더 가벼워진다. 배터리 팩(2)이 가벼워져서 이를 포함하는 자동차(1)가 가벼워지면 가속력이 좋아지고 에너지 효율이 향상되고 내구성도 좋아지는 등, 이 또한 여러 장점을 갖게 된다. As a specific example, the
구체적으로 다른 예를 들면, 배터리 팩(2)은 높은 안전성을 가질 수 있다. 자동차(1)는 인간의 생명과 직결된 물건이다 보니, 절대 양보할 수 없는 것이 바로 안전이다. 파우치형 배터리 셀(100)은 리튬의 물리적 특성상 화재의 위험이 항상 존재한다. 하지만 본 발명에 따른 배터리 팩(2)은 셀 커버(200)를 포함함으로써 파우치형 배터리 셀(100)에서 열적 이벤트가 발생하더라도 이것이 다른 부분으로 전이되는 것을 차단할 수 있다. 그러므로 배터리 팩(2)을 포함하는 자동차(1)는 화재 안전성이 확보된다.To take another specific example, the
이상과 같이, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.As described above, the present invention has been described focusing on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, but it is clear to those skilled in the art that many various obvious modifications can be made from this description without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be construed by the appended claims to include examples of many such modifications.
1 : 자동차
2 : 배터리 팩
U : 셀 유닛
100 : 배터리 셀
111 : 전극 리드
110 : 수납부
120 : 실링부
200 : 셀 커버
210 : 제1측면 커버부
220 : 제2측면 커버부
230 : 상측 커버부
300 : 팩 케이스
310 : 케이스 본체
320 : 탑 커버
400 : 버스바 어셈블리
410 : 버스바 단자
420 : 버스바 프레임
500 : 중간 커버
510 : 연통부
520 : 안착부
600 : 엔드 커버
610 : 벤팅홀
620 : 가이드부
10 : 배터리 팩 설비
11 : 이동 지그
11a : 작동부
11b : 제어부
11c : 센싱부
L : 결합 다리
12 : 가압지그
12a : 작동부
12b : 제어부
12c : 센싱부
P : 가압판
A : 배터리 관리 시스템
B : 배터리 차단 유닛
M : 메쉬 부재
T : TIM
V : 벤팅 디바이스 1: car
2: Battery pack
U: cell unit
100: battery cell
111: electrode lead
110: storage unit
120: Sealing part
200: Cell cover
210: first side cover part
220: Second side cover part
230: upper cover part
300: pack case
310: Case body
320: Top cover
400: Busbar assembly
410: Busbar terminal
420: Busbar frame
500: middle cover
510: Communication part
520: Seating part
600: End cover
610: venting hole
620: Guide part
10: Battery pack equipment
11: Moving jig
11a: operating unit
11b: control unit
11c: Sensing unit
L: combined leg
12: Pressure jig
12a: operating unit
12b: control unit
12c: sensing unit
P: pressure plate
A: Battery management system
B: Battery disconnect unit
M: Mesh member
T:TIM
V: venting device
Claims (22)
내부 공간에 상기 복수개의 파우치형 배터리 셀을 수납하는 팩 케이스; 및
적어도 하나의 상기 파우치형 배터리 셀의 외부를 부분적으로 감싸 개방부를 형성하도록 구성된 셀 커버를 포함하고,
상기 개방부를 커버하며 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 화염 및 가스를 배출할 수 있도록 구성된 벤팅 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.A plurality of pouch-type battery cells having electrode leads;
a pack case storing the plurality of pouch-type battery cells in an internal space; and
A cell cover configured to partially surround the exterior of at least one pouch-type battery cell to form an opening,
A battery pack comprising a venting device configured to cover the opening and discharge flame and gas generated from the wrapped pouch-type battery cell.
상기 개방부는,
상기 전극 리드가 구비되는 감싸진 상기 파우치형 배터리의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
The opening part is
A battery pack, characterized in that it is formed on a side of the wrapped pouch-type battery where the electrode leads are provided.
상기 벤팅 디바이스는,
상기 개방부의 크기보다 작은 벤팅홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
The venting device,
A battery pack characterized by having a venting hole smaller than the size of the opening.
상기 셀 커버는,
감싸진 상기 파우치형 배터리 셀의 일 측면을 커버하는 제1측면 커버부;
감싸진 상기 파우치형 배터리 셀의 타 측면을 커버하는 제2측면 커버부; 및
상기 제1측면 커버부와 상기 제2측면 커버부를 연결하는 상측 커버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 1,
The cell cover is,
a first side cover portion covering one side of the wrapped pouch-type battery cell;
a second side cover portion covering the other side of the wrapped pouch-type battery cell; and
A battery pack characterized by having an upper cover part connecting the first side cover part and the second side cover part.
상기 벤팅 디바이스는,
상기 제1측면 커버부와 제2측면 커버부 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 4,
The venting device,
A battery pack characterized in that it is inserted between the first side cover part and the second side cover part.
상기 벤팅 디바이스는,
상기 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바 어셈블리;
상기 버스바 어셈블리의 일측에 구비되는 중간 커버; 및
상기 중간 커버와 이격되어 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 가스 및 화염을 배출할 수 있도록 구성된 엔드 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to clause 5,
The venting device,
a bus bar assembly electrically connected to the electrode lead;
A middle cover provided on one side of the bus bar assembly; and
A battery pack comprising: an end cover configured to discharge gas and flame generated from the pouch-type battery cell wrapped and spaced apart from the middle cover.
상기 벤팅홀은,
개폐가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩. According to paragraph 3,
The venting hole is,
A battery pack characterized in that it is configured to be open and closed.
상기 셀 커버는,
상기 제1측면 커버부의 단부 중 상기 전극 리드가 구비된 측 단부와 상기 제2측면 커버부의 단부 중 상기 전극 리드가 구비된 측 단부에 상기 개방부를 형성하고,
상기 벤팅 디바이스는,
상기 개방부의 크기보다 작은 벤팅홀을 구비하며,
상기 벤팅홀은 상기 개방부의 높이의 절반 또는 그 위에 중심부를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.According to paragraph 4,
The cell cover is,
Forming the opening at an end of the first side cover provided with the electrode lead and at an end of the second side cover provided with the electrode lead,
The venting device,
It has a venting hole smaller than the size of the opening,
The battery pack, wherein the venting hole has a center at or above half the height of the opening.
상기 벤팅 디바이스는,
상기 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바 어셈블리;
상기 버스바 어셈블리의 일측에 구비되는 중간 커버; 및
상기 중간 커버와 이격되어 감싸진 상기 파우치형 배터리 셀에서 발생하는 가스 및 화염을 배출할 수 있도록 구성된 엔드 커버;를 포함하고,
상기 결합 다리는,
상기 중간 커버와 상기 엔드 커버의 사이 공간에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비.According to clause 9,
The venting device,
a bus bar assembly electrically connected to the electrode lead;
A middle cover provided on one side of the bus bar assembly; and
It includes an end cover configured to discharge gas and flame generated from the pouch-type battery cell wrapped and spaced apart from the middle cover,
The coupling bridge is,
A battery pack facility characterized in that it is inserted into the space between the middle cover and the end cover.
상기 이동 지그는,
상기 결합 다리와 상기 중간 커버 사이의 거리를 센싱할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비. According to clause 10,
The moving jig is,
A battery pack facility characterized in that it is configured to sense the distance between the coupling leg and the middle cover.
상기 벤팅 디바이스는,
상기 개방부의 크기보다 작은 벤팅홀을 구비하고,
상기 결합 다리는,
상기 벤팅홀로 삽입되어 상기 벤팅홀의 상단 테두리부에 걸리는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비.According to clause 9,
The venting device,
Provided with a venting hole smaller than the size of the opening,
The coupling bridge is,
A battery pack facility characterized in that it is inserted into the venting hole and caught on the upper edge of the venting hole.
상기 벤팅홀의 상단 테두리부는 곡률을 갖도록 구성되고,
상기 결합 다리의 상부는 상기 벤팅홀의 상단 테두리부의 곡률에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비.According to clause 12,
The upper edge of the venting hole is configured to have a curvature,
A battery pack equipment, characterized in that the upper part of the coupling leg is configured to correspond to the curvature of the upper edge of the venting hole.
상기 결합 다리는,
복수개인 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비.According to clause 9,
The coupling bridge is,
A battery pack facility characterized in that it has a plurality of devices.
상기 이동 지그는,
상기 셀 유닛을 향하는 방향 및 멀어지는 방향으로 이동가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비.According to clause 9,
The moving jig is,
A battery pack facility configured to be movable in directions toward and away from the cell unit.
상기 개방부는 상기 셀 커버의 X축 방향 전방과 후방에 각각 구비되고,
상기 벤팅 디바이스는 상기 개방부를 각각 커버하며,
상기 이동 지그는,
상기 벤팅 디바이스에 각각 결합될 수 있는 한 쌍의 결합 다리를 구비하고,
상기 벤팅 디바이스는,
상기 개방부의 크기보다 작은 벤팅홀을 구비하며,
상기 결합 다리는,
상기 벤팅홀로 삽입되거나 상기 벤팅홀로부터 제거될 수 있도록 X축 방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비. According to clause 9,
The opening portion is provided at the front and rear of the cell cover in the X-axis direction, respectively,
The venting device covers each of the openings,
The moving jig is,
A pair of coupling legs each capable of being coupled to the venting device,
The venting device,
It has a venting hole smaller than the size of the opening,
The coupling bridge is,
A battery pack facility characterized in that it can be moved in the X-axis direction so that it can be inserted into or removed from the venting hole.
상기 이동 지그는,
상기 결합 다리를 상기 벤팅홀로 삽입하여 상기 셀 유닛의 X축 방향 일변을 아래로 한 직립된 상태로 상기 셀 유닛을 Z축 방향으로 들어 올려 상기 셀 유닛을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시키고,
팩 케이스로부터 Z축 방향 상측으로 이격된 위치에서부터 하측으로 상기 팩 케이스에 상기 셀 유닛을 안착시키거나, 반대 방향으로 탈거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비.According to clause 16,
The moving jig is,
Insert the coupling leg into the venting hole to lift the cell unit in the Z-axis direction with one side of the cell unit in the X-axis direction facing down and move the cell unit in the X-axis direction or Y-axis direction,
A battery pack facility characterized in that it is configured to seat the cell unit on the pack case downward from a position spaced upward in the Z-axis direction from the pack case, or to remove it in the opposite direction.
상기 배터리 팩 설비는,
상기 이동 지그에 의하여 안착된 셀 유닛을 가압하도록 구성된 가압 지그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 설비. According to clause 9,
The battery pack equipment is,
A battery pack facility further comprising a pressurizing jig configured to pressurize the cell unit seated by the moving jig.
팩 케이스의 하부에 TIM을 도포하는 단계;
이동 지그로 셀 유닛을 이동시켜 상기 팩 케이스의 내부 공간에 안착시키는 단계; 및
가압 지그로 상기 셀 유닛을 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 제조 방법.A battery pack manufacturing method using the battery pack equipment according to claim 18,
Applying TIM to the lower part of the pack case;
Moving the cell unit with a moving jig and seating it in the inner space of the pack case; and
A battery pack manufacturing method comprising: pressurizing the cell unit with a pressurizing jig.
셀 유닛이 팩 케이스의 내부 공간에 수납된 배터리 팩을 준비하는 단계;
상기 팩 케이스 내에서 수리 또는 교체가 필요한 셀 유닛을 결정하는 단계; 및
결정된 상기 셀 유닛을 이동 지그를 통하여 이동시켜 상기 팩 케이스로부터 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 분해 방법.A battery pack disassembly method using the battery pack equipment according to any one of claims 9 to 18,
Preparing a battery pack in which a cell unit is stored in the inner space of the pack case;
determining a cell unit in the pack case that needs repair or replacement; and
A battery pack disassembly method comprising: moving the determined cell unit through a moving jig and removing it from the pack case.
상기 셀 유닛의 개방부는 셀 커버의 X축 방향 전방과 후방에 각각 구비되고,
벤팅 디바이스는 상기 개방부를 각각 커버하며,
상기 이동 지그는,
상기 벤팅 디바이스에 각각 결합될 수 있는 한 쌍의 결합 다리를 구비하고,
상기 벤팅 디바이스는,
상기 개방부의 크기보다 작은 벤팅홀을 구비하며,
결정된 상기 셀 유닛을 상기 이동 지그를 통하여 이동시킬 때에 상기 한 쌍의 결합 다리를 모두 사용하거나 일부만 사용하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 분해 방법.According to clause 20,
The opening portions of the cell unit are provided at the front and rear of the cell cover in the X-axis direction, respectively,
A venting device covers each of the openings,
The moving jig is,
A pair of coupling legs each capable of being coupled to the venting device,
The venting device,
It has a venting hole smaller than the size of the opening,
A method of disassembling a battery pack, characterized in that when moving the determined cell unit through the moving jig, all or only part of the pair of coupling legs is used.
A vehicle comprising a battery pack according to any one of claims 1 to 8.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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2023
- 2023-05-19 KR KR1020230065091A patent/KR20230170562A/en unknown
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