KR20240046934A - 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩 - Google Patents

화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 구체적으로 구리소재로 이루어진 버스바 및 상기 버스바의 일부를 감싸는 커버부재를 포함하되, 상기 버스바는 상기 커버부재의 양측으로 돌출되는 제1 버스바 및 상기 커버부재에 의해 감싸지는 제2 버스바를 포함하며, 상기 제2 버스바의 폭은 상기 제1 버스바의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.

Description

화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩{Busbar assembly capable of preventing damage due to fire and battery pack including the same}
본 발명은 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 구체적으로 복수개의 전지 모듈 중 하나의 전지 모듈에 수납된 전지 셀에서 화재발생 시 화재가 버스바 어셈블리 방향을 통해 인근 전지 모듈로 화재가 전이되는 것을 방지할 수 있는 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.
현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지 셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.
한편, 전지 모듈에 수납된 전지 셀을 외부의 충격, 단락 및 과전류 등에 의해 화재가 발생할 수 있고 이러한 화재는 인접하는 전지 모듈을 서로 연결하는 버스바를 따라 2차 피해를 발생시키기도 한다.
도 1는 종래기술에 따른 플렉서블 버스바 어셈블리를 나타낸 사시도이다. 도 1에서와 같이, 종래기술에 따른 플렉서블 버스바 어셈블리는 전기적으로 인접한 전지 모듈을 연결하는 버스바(10) 및 버스바(10)를 감싸는 커버부재(20)를 포함하여 이루어진다.
종래기술에 따른 플렉서블 버스바 어셈블리는 필요한 부분을 구부리는 등 변형하여 원하는 형상으로 만들어 경로가 복잡한 곳에 구비된 전지 모듈들을 용이하게 전기적으로 연결할 수 있다.
하지만, 전지 모듈 내의 전지 셀에서 화재가 발생 시 커버부재(20)가 녹아 노출된 버스바(10)가 인전하는 금속과 접촉하여 단락이 발생할 위험이 있다.
또한 화재 및 벤팅가스가 버스바(10)와 커버부재(20) 사이를 통해 인접한 전지 모듈로 전이되어 화재 전이 등의 2차 피해가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제2015-0101154호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 화재로 인해 커버부재가 소실되어 버스바와 인접한 금속이 접촉하여 단락이 발생하는 것을 억제할 수 있는 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 벤팅가스가 발생한 압력에 의해 버스바와 커버부재 사이가 이격되어 인근 전지모듈로 화재전이 및 벤팅가스 유출로 인한 2차피해를 방지할 수 있는 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 버스바 어셈블리는 구리소재로 이루어진 버스바(100) 및 상기 버스바(100)의 일부를 감싸는 커버부재(200)를 포함하되, 상기 버스바(100)는 상기 커버부재(200)의 양측으로 돌출되는 제1 버스바(110) 및 상기 커버부재(200)에 의해 감싸지는 제2 버스바(120)를 포함하며, 상기 제2 버스바(120)의 폭(W2)은 상기 제1 버스바(110)의 폭(W1)보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 제2 버스바(120)의 높이(L2)는 상기 제1 버스바(110)의 높이(L1)보다 낮은 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 제2 버스바(120)의 외측면에는 상기 제1 버스바(110)와 이격된 위치에 하나 이상의 돌기부(121)가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 돌기부(121)의 단면은 사각형 형상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 돌기부(121)는 복수개 형성되어 요철부 형상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 돌기부(121)의 단면은 직각삼각형 형상인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 직각삼각형 형상은 경사면이 상기 제2 버스바(120)의 중앙을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 제1 버스바(110)의 상면 및 하면에는 일정 두께의 금속층(111)이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 금속층(111)은 CCA(Copper Clad Aluminum) 용접을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 커버부재(200)는 내화성을 갖는 소재인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리에서, 상기 내화성을 갖는 소재는 세라믹화된 실리콘, 폴리에틸렌과 에틸렌 공중합체의 혼용 수지 및 운모 중 어느 하나 이상을 포함하는 소재인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 전술한 특징을 가진 버스바 어셈블리를 포함하는 전지 팩일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 버스바 어셈블리는 제1 버스바와 제2 버스바 사이에 단차가 형성되어 화재 및 벤팅가스 등이 버스바와 커버부재 사이로 유입되는 것을 억제할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리는 제2 버스바에 돌기부가 형성되어 있어, 버스바와 커버부재 사이로 유입된 화재 및 벤팅가스 등이 이동하는 것을 억제할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 버스바 어셈블리는 화재에 의해 커버부재가 소실되지 않아 버스바와 인접한 금속 간 접촉을 차단하여 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
도 1는 종래기술에 따른 플렉서블 버스바 어셈블리를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 화재발생으로 인한 피해를 방지할 수 있는 버스바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지 팩에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 버스바 어셈블리는 버스바(100) 및 버스바(100)의 일부를 감싸는 커버부재(200)를 포함하여 이루어진다.
버스바(100)는 평판 형상의 구리 소재로 이루어질 수 있으며, 양끝단부에 각각 위치하는 제1 버스바(110) 및 커버부재(200)에 감싸지고 양끝단부의 제1 버스바(110)를 연결하는 제2 버스바(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 버스바(110)는 인접하는 전지 모듈의 단자와 연결될 수 있으며, 제2 버스바(120)는 커버부재(200)에 감싸진 채로 전지 모듈을 수납하는 케이스에서 각각 전지 모듈의 구역을 구획하는 벽을 관통하여 양측의 제1 버스바(110)를 연결한다.
제2 버스바(120)의 폭(W2)은 제1 버스바(110)의 폭(W1)보다 작고, 제2 버스바(120)의 높이(L2)는 제1 버스바(110)의 높이(L1)보다 낮도록 형성되어 제1 버스바(110)와 제2 버스바(120) 사이에 단차가 형성될 수 있다.
제2 버스바(120)의 둘레에는 커버부재(200)가 감싸져 있어 제1 버스바(110) 방향에서 화재 또는 벤팅가스가 발생하여도 제1 버스바(110)와 제2 버스바(120) 사이에 형성되는 단차에 의해 벤팅가스가 제2 버스바(120)와 커버부재 사이로 유입되는 것이 어려워 안전성이 향상될 수 있다.
커버부재(200)는 제2 버스바(120)를 감싸 제2 버스바(120)와 인접하는 금속과 접촉하여 단락이 발생하는 것을 차단하기 위한 것으로 절연성을 가진 소재일 수 있다.
또한 커버부재(200)는 화재 및 고온 발생 시 녹지 않는 내화성을 갖는 소재일 수 있고, 일 예로, 세라믹화된 실리콘, 세라믹 소재, 폴리에틸렌과 에틸렌 공중합체의 혼용 수지, 운모, 유리섬유 직조물(Glass fiber) 및 mPPO와 GF20의 혼합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 소재일 수 있다.
커버부재(200)는 제1 버스바(110)와 제2 버스바(120) 사이의 단차 형상에 의해 길이방향으로의 움직임이 제한되어 고정력이 향상될 수 있다.
도 3는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 버스바 어셈블리는 제2 버스바(120)의 형상을 제외하고는 도 2에서 설명한 제1 실시예에 따른 버스바 어셈블리와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 버스바 어셈블리에서 제2 버스바(120)는 외측면에 제2 버스바(120)의 둘레에 따라 띠 형상으로 형성된 하나 이상의 돌기부(121)들이 형성될 수 있으며, 이러한 돌기부(121)의 단면은 사각형 형상일 수 있다.
돌기부(121)는 복수개가 형성되고 서로 일정거리 이격되도록 구비되어 요철부 형상을 형성할 수도 있다.
돌기부(121)가 복수개 형성될 경우 각각의 돌기부(121)가 제2 버스바(120)와 커버부재(200) 사이로 유입된 벤팅가스를 차단할 수 있어 돌기부(121)가 하나 형성된 경우 대비 벤팅가스의 이동을 차단하는 효과가 향상될 수 있다.
이 때, 최외각에 위치하는 돌기부(121)는 제1 버스바(110)와 이격되어 형성될 수 있는데. 이는 돌기부(121)가 제1 버스바(110)와 밀착되도록 형성될 경우 제1 버스바(110)와 제2 버스바(120)의 단차가 사라져 단차로 인한 벤팅 가스 유입을 억제하는 효과가 저하될 수 있기 때문이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 버스바 어셈블리는 제2 버스바(120)의 형상을 제외하고는 도 2에서 설명한 제1 실시예에 따른 버스바 어셈블리와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 버스바 어셈블리에서 제2 버스바(120)는 외측면에 제2 버스바(120)의 둘레를 따라 띠 형상으로 이루어진 하나 이상의 돌기부(121)가 형성될 수 있다.
돌기부(121)는 단면 형상이 직각삼각형 형상일 수 있으며, 직각삼각형 형상에서 일정 각도로 경사진 경사면은 제2 버스바(120)의 중앙을 향하도록 형성될 수 있다.
이러한 돌기부(121)는 서로 이격되어 복수개 형성될 수 있으며, 돌기부(121)가 복수개 형성될 경우 각각의 돌기부(121)가 제2 버스바(120)와 커버부재(200) 사이로 유입된 벤팅가스를 차단할 수 있어 돌기부(121)가 하나 형성된 경우 대비 벤팅가스의 이동을 차단하는 효과가 향상될 수 있다.
이 때, 최외각에 위치하는 돌기부(121)는 제1 버스바(110)와 이격되어 형성될 수 있는데. 이는 돌기부(121)가 제1 버스바(110)와 밀착되도록 형성될 경우 제1 버스바(110)와 제2 버스바(120)의 단차가 사라져 단차로 인한 벤팅 가스 유입을 억제하는 효과가 저하될 수 있기 때문이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 버스바 어셈블리를 수직방향과 수평방향으로 각각 절단한 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 버스바 어셈블리는 제1 버스바(110)에 금속층(111)이 형성된 것을 제외하고는 도 2에서 설명한 제1 실시예에 따른 버스바 어셈블리와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 버스바 어셈블리에서 양끝단부의 제1 버스바(110)의 상면 및 하면에는 일정 두께의 금속층(111)이 각각 형성될 수 있다.
금속층(111)은 일예로 알루미늄 소재일 수 있으며, CCA(Copper Clad Alunminum) 용접을 통해 형성될 수 있다.
제1 버스바(110)의 상면 및 하면에 금속층(111)이 형성되면서 제1 버스바(110)와 제2 버스바(120) 사이의 단차가 발생하여 벤팅가스가 제1 버스바(120)와 커버부재(200) 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
비록 도면에서는 금속층(111)이 제외한 제1 버스바(110)의 높이가 제2 버스바(120)의 높이보다 크도록 도시되어 있으나, 제1 버스바(110)에 금속층(111)이 형성되어 단차를 형성할 수 있기 때문에, 금속층(111)이 제외한 제1 버스바(110)의 높이와 제2 버스바(120)의 높이가 동일하여도 무방하다.
또 본 발명은 전술한 버스바 어셈블리를 포함하는 전지 팩일 수 있으며, 상기 기재된 전지 팩이 장착된 디바이스일 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 버스바
110: 제1 버스바
111: 금속층
120: 제2 버스바
121: 돌기부
200: 커버부재
W1: 제1 버스바의 폭
W2: 제2 버스바의 폭
L1: 제1 버스바의 높이
L2: 제2 버스바의 높이

Claims (12)

  1. 구리소재로 이루어진 버스바; 및
    상기 버스바의 일부를 감싸는 커버부재;를 포함하되,
    상기 버스바는 상기 커버부재의 양측으로 돌출되는 제1 버스바 및 상기 커버부재에 의해 감싸지는 제2 버스바를 포함하며,
    상기 제2 버스바의 폭은 상기 제1 버스바의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 버스바의 높이는 상기 제1 버스바의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 버스바의 외측면에는 상기 제1 버스바와 이격된 위치에 하나 이상의 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌기부의 단면은 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부는 복수개 형성되어 요철부 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 돌기부의 단면은 직각삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 직각삼각형 형상은 경사면이 상기 제2 버스바의 중앙을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 버스바의 상면 및 하면에는 일정 두께의 금속층이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 금속층은 CCA(Copper Clad Aluminum) 용접을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커버부재는 내화성을 갖는 소재인 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내화성을 갖는 소재는 세라믹화된 실리콘, 세라믹 소재, 폴리에틸렌과 에틸렌 공중합체의 혼용 수지, 운모, 유리섬유 직조물(Glass fiber) 및 mPPO와 GF20의 혼합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 소재 중 어느 하나 이상을 포함하는 소재인 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 버스바 어셈블리를 포함하는 전지 팩.
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