KR20240073586A - 소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른, 전기차의 배터리 모듈과 배터리 팩은 중 적어도 하나에 적용되는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스는, 복수의 배터리 셀 또는 복수의 배터리 모듈을 내장하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스의 상면에 설치되며 이중 단면 구조의 중공 영역에 소화약제를 충진 하여 저장하는 상부 케이스;를 포함하며, 상기 상부 케이스는 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승할 때 내측면에 용융된 부위를 통해 상기 소화약제를 방출하여 상기 화재를 억제하는 것을 특징으로 한다.

Description

소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩{BATTERY CASE WITH FIRE EXTINGUISHING FUNCTION, BATTERY MODULE AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME}

본 발명은 소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차 배터리의 화재 억제를 위한 소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩에 관한 것이다.

전기차(EVx)는 모터를 움직이는 전기 에너지를 리튬이온 배터리(이하, 배터리라 명명함)에 저장하고 주행 시 사용한다. 배터리는 복수의 배터리 셀을 적층 후 케이싱하여 배터리 모듈을 조립하고, 복수의 배터리 모듈을 케이스 내부에 배치 후 조립하여 배터리 팩으로 제작된다.

배터리는 전기차에서 가장 핵심이 되는 동력원으로 높은 출력 및 에너지 밀도로 인해 충/방전 시 많은 열을 발생하며, 열폭주 현상으로 인해 과열이 심각한 경우 화재를 유발할 수 있다. 상기 배터리의 열폭주 현상은 설계 오류, 제조 결함, 음극과 양극을 손상시키는 과전압, 덴트라이트 등을 다양한 원인으로 발생하며 음극에서는 약 70~90도에서 발열반응이 발생하기 시작하고, 양극에서는 130~150도에서 발생한다. 이 때, 배터리를 신속하게 냉각하지 않으면 온도가 지속적으로 상승하면서 열에너지 발생 속도도 증가해 폭주하게 되며 분리막이 녹아 내부 단락이 발생하여 전기차 배터리의 화재를 초래할 수 있다.

한편, 종래에는 배터리 화재와 관련하여 BMS(Battery Management System)를 통한 배터리 상태를 모니터링하여 화재발생을 사전에 감지 및 예방 제어를 수행하고 있으며, 화재 발생후에는 외부 소화기를 이용하여 화재를 진압하고 있다.

예컨대, 도 1은 종래의 전기차 배터리 시스템에 적용된 BMS의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 1을 참조하면, 종래의 전기차 배터리 시스템은 복수의 배터리 모듈과 배터리 팩 단위로 적용된 BMS Slave와 BMS Master를 포함하는 BMS를 통해 배터리 온도, 전압 등을 검출하고 검출 값이 소정 임계 값을 넘었을 때 전류를 차단하여 배터리의 작동을 중단시키는 화재 예방 기능을 수행한다.

그러나, 사고로 인해 배터리가 파손되거나 급격한 상황 변화 또는 부품의 고장 등의 열폭주 현상으로 인하여 화재 발생시 배터리의 작동을 중단시키는 것 만으로는 화재 발생 원인을 제거할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 이미 발화된 화재에 대하여 외부 소화기를 이용하여 배터리의 화재를 진압하는 경우, 화재 발생후 사람(구급대원)의 이동시간이 필요하여 초기 화재 진압이 불가능하고, 배터리 셀 등의 발화지점이 전기차와 배터리 케이스 내부에 있어 외부 소화기를 이용한 화재 진압 효과가 떨어지기 때문에 탑승자의 대피시간을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 이중 구조의 배터리 케이스 내부에 장착된 소화약제를 구비하여 열폭주로 인한 화재발생시 내부 온도 상승으로 파손된 부위로부터 분사되는 소화약제를 통해 신속하게 화재를 억제할 수 있는 소화약제가 적용된 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기차의 배터리 모듈과 배터리 팩은 중 적어도 하나에 적용되는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스는, 복수의 배터리 셀 또는 복수의 배터리 모듈을 내장하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스의 상면에 설치되며 이중 단면 구조의 중공 영역에 소화약제를 충진 하여 저장하는 상부 케이스;를 포함하며, 상기 상부 케이스는 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승할 때 내측면에 용융된 부위를 통해 상기 소화약제를 방출하여 상기 화재를 억제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 케이스는, 직사각형 판넬로 상면에 오목한 내부 공간을 형성하는 소화 트레이; 상기 소화 트레이의 내부 공간에 충진 되는 소화약제; 및 상기 소화 트레이의 상면에 부착되는 탑 커버;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 소화 트레이는, 폴린에틸렌, 폴리프로필렌 및 합성수지 소재 중 적어도 하나를 이용한 플라스틱 사출 방식으로 성형되며, 설치된 위치의 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승할 때 용융되어 내부에 밀봉된 소화약제를 방출할 수 있다.

또한, 상기 탑 커버는, 상기 소화 트레이의 상면에 도포된 접착제를 통해 부착되어 상기 중공 영역에 저장된 상기 소화약제를 밀봉할 수 있다.

또한, 상기 소화약제는, 상기 소화 트레이의 용융 시 밀봉이 해제되어 외부로 방출되며, 중력에 의해 하향 자연분사가 가능한 기체형, 액체형 또는 고체형 소화제를 적용할 수 있다.

또한, 상기 소화 트레이는, 적어도 일면에 난연패드 및 난연성 물질 중 적어도 하나의 화재 억제 물질을 더 적용하여 제작할 수 있다.

또한, 상기 상부 케이스는, 상기 중공 영역에 일정 간격으로 격벽을 형성하여 복수의 독립 영역으로 구획하고 상기 독립 영역별 내부 공간에 각각 상기 소화약제를 저장하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 케이스는, 직사각형 판넬로 상면의 오목한 내부 공간에 복수의 격벽을 형성하는 소화 트레이; 상기 소화 트레이의 복수의 격벽 사이 내부 공간에 충진 되는 소화약제; 및 상기 소화 트레이의 상면에 부착되는 탑 커버;를 포함하되, 상기 탑 커버는 상기 소화 트레이의 가장자리 상면과 복수의 격벽 상면에 도포된 접착제를 통해 부착되어 상기 독립 영역별 내부 공간에 저장된 소화약제를 밀봉하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 케이스는, 상기 소화 트레이의 상면 가장자리를 따라 슬라이딩 홈을 형성하고, 상기 탑 커버의 하면 가장자리를 따라 슬라이딩 돌기를 형성하며, 상기 소화약제를 충진한후, 상기 탑 커버의 상기 슬라이딩 돌기를 상기 슬라이딩 홈에 슬라이딩 삽입하여 조립된 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈의 하부 케이스는, 일체형 플라스틱 소재로 구성되는 이중 단면 구조를 가지며 중공 영역에 상기 소화약제를 충진 하여 저장할 수 있다.

또한, 본 발명의 일측면에 따르면, 배터리 모듈 혹은 배터리 팩은 상기한 항들 중 어느 한 항에 기재된 소화 기능을 내재한 배터리 케이스를 포함하여 제작될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 소화약제가 적용된 배터리 케이스를 구비하여 배터리 모듈의 열폭주 및/또는 화재 발생시 신속하고 직접으로 소화약제를 방출시키는 소화 작용을 통해 초기 화재를 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배터리 팩 내부의 배터리 셀 및 배터리 모듈 간의 열전달과 화재 확산을 최대한 지연시킴으로써 탑승자의 안전한 대피시간을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 화재로 인한 급격한 상황 변화 또는 배터리 관리 시스템(BMS)의 고장으로 인한 제어불능 상황도 배터리 케이스가 발화지점의 온도 상승으로 인해 용융된 부위를 통해 소화약제를 직접 방출하도록 작동함으로써 화제 원인을 신속히 진압/제거하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 전기차 배터리 시스템에 적용된 BMS의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 소화 기능이 내재된 배터리 모듈 및 배터리 팩을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스의 A-A'선 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스의 A-A'선 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상부 케이스의 조립 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재 발생시 소화약제 내재 배터리 케이스의 작동 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 소화약제가 내재된 배터리 케이스의 구성을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 케이스의 슬라이딩 조립 구조를 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결된다'거나 '접속된다'고 언급되는 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결된다'거나 '직접 접속된다'고 언급되는 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서, '포함한다', '가진다' 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 소화 기능을 내재한 배터리 케이스 및 이를 포함하는 배터리 모듈과 배터리 팩에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 실시예에 따른 소화 기능이 내재된 배터리 모듈 및 배터리 팩을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 배터리 셀(10)을 내장하는 배터리 모듈(100)과 복수의 배터리 모듈(100)을 내장하는 배터리 팩(200)은 중 적어도 하나의 배터리 케이스(110, 210)는 이중 구조의 중공 영역에 소화약제(112)를 장착하여 조립된 구조를 가지며, 배터리의 열폭주 혹은 화재발생 상황에서 내부 온도 상승으로 상기 배터리 케이스 내측면의 용융된 부위를 통해 상기 소화약제(112)를 방출하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 배터리 케이스는 배터리 모듈 케이스(110)와 배터리 팩 케이스(210)를 통칭하는 것을 의미한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈(100)과 배터리 팩(200)은 소화약제(112)를 포함한 배터리 케이스 구조를 통해 배터리 셀(10) 및/또는 배터리 모듈(100)의 열폭주나 화재 발생시 특정 발화 지점에 대한 초기 화재를 억제(진압)하고, 배터리 셀간 혹은 배터리 모듈 간의 열전달을 최대한 지연시켜 탑승자의 안전한 대피시간을 확보하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예를 통하여 소화약제(112)가 내재된 배터리 케이스 구조를 설명한다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 도 1의 A-A'선 단면도를 통해 배터리 모듈 케이스(110)에 소화약제(112)가 내재된 구조의 제1 실시예 및 제2 실시예를 설명하도록 한다.

[제1 실시예]

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스의 A-A'선 단면도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스(110)는 복수의 배터리 셀(10)을 내장하는 하부 케이스(114), 상기 하부 케이스(114)의 상면에 설치되며 이중 단면 구조의 중공 영역(즉, 내부 공간)에 소화약제(112)를 충진 하여 저장하는 상부 케이스(111)를 포함한다. 여기서, 상부 케이스(111)는 하부 케이스(114)와 볼트류와 너트류의 조합인 적어도 하나의 체결부재(미도시)를 통해 결합될 수 있다.

상부 케이스(111)는 직사각형 판넬로 상면에 오목한 내부 공간을 형성하는 소화 트레이(111b), 상기 소화 트레이(111b)의 내부 공간에 충진 되는 소화약제(112), 및 상기 소화 트레이(111b)의 상면에 부착되는 탑 커버(Top cover)(111a)를 포함한다. 여기서, 조립 전 소화 트레이(111b)에 형성된 상기 내부 공간은 탑 커버(111a)를 조립한 이후의 상기 중공 영역과 동일한 의미를 갖는다.

탑 커버(111a)는 소화 트레이(111b)의 상면 가장자리에 도포된 접착제(113)를 통해 부착되어 내부의 중공 영역에 저장된 소화약제(112)를 밀봉한다.

상기 탑 커버(111a)는 알루미늄 혹은 스틸(Steel) 판재로 구성되어 케이스 강성을 확보한다.

소화 트레이(111b)는 플라스틱 사출 등으로 성형되며 설치된 위치의 내부 온도가 임계온도(예; 200도) 이상으로 상승할 때 용융되어 내부에 저장된 소화약제(112)를 방출한다. 소화 트레이(111b)는 폴린에틸렌, 폴리프로필렌 및 합성수지 소재 중 적어도 하나를 이용하여 제작할 수 있다. 여기서, 상기 임계온도는 소화 트레이(111b)에 적용된 소재를 고려한 실험이나 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다. 또한, 실험을 통해 열폭주 제어에 바람직한 임계온도에 적합한 소재를 선정하여 제작할 수 있다.

소화약제(112)는 소화 트레이(111b)의 용융 시 밀봉이 해제되어 외부로 방출되며, 중력에 의해 하향 자연분사가 가능한 기체형, 액체형 또는 고체(분말형)형 소화제를 적용할 수 있다.

또한, 소화 트레이(111b)는 소화약제(112) 이외에도, 적어도 일면에 난연패드 및 난연성 물질 중 적어도 하나를 화재 억제 물질을 더 적용하여 화재를 지연하도록 설계 및 제작될 수 있다.

이러한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 소화약제를 포함하는 상부 케이스를 마련하여 배터리 모듈의 열폭주 및 화재 발생시 신속하고 직접적으로 소화 작용을 초기 발화를 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배터리 모듈내 셀과 셀사이의 열전달과 화재 확산을 최대한 지연시킴으로써 탑승자의 안전한 대피시간을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 갑작스런 사고, 화재로 인한 급격한 상황 변화 또는 배터리 관리 시스템(BMS)의 고장으로 인한 제어불능 상황도 배터리 케이스가 내부 온도 상승으로 인해 자연스럽게 용융되어 소화약제를 직접 방출하도록 작동함으로써 화재 억제가 가능한 는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상부 케이스(111)는 공통된 중공 영역에 소화약제(112)를 저장하는 구조이므로 편중된 특정 지점에서 화재가 발생되어 해당 영역만 부분적으로 용융된 경우 소화약제(112) 방출에 쏠림 현상이 나타날 수 있으므로 이를 보완할 필요가 있다.

예를 들어, 도 3을 참조할 때, 좌측의 제1 배터리 셀(11)에서 발화를 시작하게 되면 그 발화지점에 대응되는 좌측 영역이 부분적으로 용융되어 소화약제(112)가 좌측 영역으로만 먼저 방출되어버리는 쏠림 현상이 나타날 수 있으며, 이후 우측의 제2 배터리 셀(12)에서도 화재가 발생하거나 확산된 경우 상기 쏠림 현상으로 소화약제(112)를 소진한 상태라 소화 기능이 떨어질 수 있다.

따라서, 배터리 모듈(100)내 배터리 셀(10)이 배치된 전체 영역에 대하여 균일하게 소화약제(112)를 방출할 수 있도록 상부 케이스(111)의 구조를 개선할 수 있으며, 이를 아래의 제2 실시예를 통해 설명한다.

[제2 실시예]

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스의 A-A'선 단면도를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상부 케이스의 조립 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스(110)는 앞서 설명한 제1 실시예의 구성과 대부분 유사하고 상부 케이스(111)를 복수의 격벽(111c)으로 중공 영역을 구획한 개별 영역에 각각 소화약제(112)를 충진 하여 저장하는 구조만 다르다. 그러므로, 상기 제1 실시예와 유사하여 중복되는 설명은 생략하고 다른 점을 위주로 설명하도록 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스(110)는 복수의 배터리 셀(10)을 내장하는 하부 케이스(114), 상기 하부 케이스(114)의 상면에 설치되며 이중 단면 구조의 중공 영역에 일정 간격으로 격벽(111c)을 형성하여 복수의 독립 영역으로 구획하고, 상기 독립 영역별 내부 공간에 각각 소화약제(112)를 저장하는 상부 케이스(111)를 포함한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화재 발생시 소화약제 내재 배터리 케이스의 작동 상태를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 배터리 모듈 케이스(110)의 상부 케이스(111)는 복수의 배터리 셀(10)이 배치된 길이방향을 따라서 복수의 격벽(111c)으로 구획한 독립 영역별로 각각 소화약제(112)를 저장하고 있다.

즉, 상부 케이스(111)는 직사각형 판넬로 상면에 오목한 내부 공간에 복수의 격벽(111c)을 형성하는 소화 트레이(111b), 상기 소화 트레이(111b)의 복수의 격벽(111c) 사이 내부 공간에 충진 되는 소화약제(112), 및 상기 소화 트레이(111b)의 상면에 부착되는 탑 커버(111a)를 포함한다.

이 때, 탑 커버(111a)는 소화 트레이(111b)의 가장자리 상면와 복수의 격벽(111c) 상면에 도포된 접착제(113)를 통해 부착되어 상기 독립 영역별 내부 공간에 저장된 소화약제(112)를 밀봉한다.

이러한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스(110)는 내부에서 열푹주 현상이나 화재로 인해 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승하면 복수의 격벽(111c)에 의해 독립 영역별로 소화 트레이(111b)의 하측면이 용융되어 복수의 배터리 셀 전체 영역에 대하여 균일하게 소화약제(112)를 방출할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 독립 영역별로 저장된 소화약제(112)가 마치 스프링클러와 같이 각각 독립적인 위치에서 하향으로 방출되도록 작동되므로, 화재 발생 영역에 전체에 대응하여 균일/균등하게 소화약제를 방출할 수 있는 개선된 효과가 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예와 같이, 배터리 모듈 케이스(110)의 상부 케이스(111)에 적용된 소화약제(112)는 중력에 의해 하향 방출되는 특징을 갖고 있다. 하지만 차량의 전복(예; 180도) 사고로 인해 상부 케이스(111)의 위치가 하측으로 바뀐 상황에서 화재가 발생하는 경우 소화약제(112)의 하향 방출이 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려하여 차량의 전복 등 어떠한 가혹 상황에서도 소화 억제가 가능하도록 배터리 케이스 구조를 개선할 필요가 있으며, 이를 아래의 제3 실시예를 통하여 설명하도록 한다.

[제3 실시예]

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 소화약제가 내재된 배터리 케이스의 구성을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 모듈 케이스(110)는 복수의 배터리 셀(10)을 내장하고 이중 단면 구조의 제1 중공 영역에 소화약제(112)를 충진 하여 저장하는 하부 케이스(114), 상기 하부 케이스(114)의 상면에 설치되며 이중 단면 구조의 제2 중공 영역에 소화약제(112)를 충진 하여 저장하는 상부 케이스(111)를 포함한다.

상기 하부 케이스(114)의 상면에는, 도 7(A)에 나타낸 것과 같이 상기 제1 실시예에 따른 상부 케이스(111)의 구조를 결합하여 구성하거나, 도 7(B)에 나타낸 것과 같이 상기 제2 실시예에 따른 상부 케이스(111)의 구조를 결합하여 구성할 수 있다.

하부 케이스(114)는 일체형 플라스틱 소재로 구성되며 상기 제1 중공 영역에 소화 약제를 충진후 밀봉된 구조를 갖는다.

이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 하부 케이스(114)는 상부 케이스(111)와 마찬가지로 배터리 모듈 케이스(110)의 내부에서 열푹주 현상이나 화재로 인해 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승하면 내측면의 용융된 부위를 통해 소화약제를 방출함으로써 화재 억제 기능을 강화할 수 있다.

또한, 배터리 모듈 케이스(110)의 전체 둘레에 소화약제를 충진하고 있어 전복사고 등으로 인하여 배터리 모듈(100)의 자세가 어느 위치(각도)로 변경되더라도 소화약제의 하향 방출이 가능한 이점이 있다.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

전술한 본 발명의 실시예에서는 상부 케이스(111)의 탑 커버(111a)는 소화 트레이(111b)를 접착제(113)를 통해 접합하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으면 슬라이딩 결합 구조를 더하여 강건하게 조립할 수 있다.

예컨대, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 케이스의 슬라이딩 조립 구조를 나타낸다.

도 8 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 케이스(111')의 조립 구조는 직사각형 판넬로 복수의 격벽(111c)으로 구획된 오목한 내부 공간과 상면 가장자리를 따라 슬라이딩 홈(115)이 형성된 소화 트레이(111b)를 제작하고, 상기 복수의 격벽(111c)으로 구획된 내부 공간에 소화약제(112)를 충진한후, 하면 가장자리를 따라 형성된 슬라이딩 돌기(116)를 상기 슬라이딩 홈(115)에 슬라이딩 삽입한 상태로 결합되는 탑 커버(111a)를 포함한다.

이 때, 상기 슬라이딩 돌기(116)와 상기 슬라이딩 홈(115)의 결합부위는 접착제를 통해 접합되어 상기 내부 공간에 충진된 소화약제(112)를 더욱 견고하게 밀봉할 수 있다.

또한, 전술한 본 발명의 실시예에서는 배터리 모듈 케이스(110)에 소화약제(112)가 적용된 구조를 위주로 설명하였으나 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 팩 케이스(210)에도 위와 동일한 구조로 소화약제(112)를 적용할 수 있다.

따라서, 화재 발생시 배터리 팩 내부의 배터리 모듈과 다른 모듈 간의 열전달과 확산을 억제 및 지연함으로써 탑승자의 안전한 대피시간을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 배터리 셀
100: 배터리 모듈
110: 배터리 모듈 케이스
111: 상부 케이스
111a: 탑 커버
111b: 소화 트레이
111c: 격벽
112: 소화약제
113: 접착제
114; 하부 케이스
115: 슬라이딩 홈
116: 슬라이딩 돌기
200: 배터리 팩
210: 배터리 팩 케이스

Claims (12)

1. 전기차의 배터리 모듈과 배터리 팩은 중 적어도 하나에 적용되는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스에 있어서,
   복수의 배터리 셀 또는 복수의 배터리 모듈을 내장하는 하부 케이스; 및
   상기 하부 케이스의 상면에 설치되며 이중 단면 구조의 중공 영역에 소화약제를 충진 하여 저장하는 상부 케이스;
   를 포함하며,
   상기 상부 케이스는 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승할 때 내측면에 용융된 부위를 통해 상기 소화약제를 방출하여 화재를 억제하는 것을 특징으로 하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상부 케이스는,
   직사각형 판넬로 상면에 오목한 내부 공간을 형성하는 소화 트레이;
   상기 소화 트레이의 내부 공간에 충진 되는 소화약제; 및
   상기 소화 트레이의 상면에 부착되는 탑 커버;
   를 포함하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
3. 제2항에 있어서,
   상기 소화 트레이는,
   폴린에틸렌, 폴리프로필렌 및 합성수지 소재 중 적어도 하나를 이용한 플라스틱 사출 방식으로 성형되며, 설치된 위치의 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승할 때 용융되어 내부에 밀봉된 소화약제를 방출하는 것을 특징으로 하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
4. 제2항에 있어서,
   상기 탑 커버는,
   상기 소화 트레이의 상면에 도포된 접착제를 통해 부착되어 상기 중공 영역에 저장된 상기 소화약제를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
5. 제2항에 있어서,
   상기 소화약제는,
   상기 소화 트레이의 용융 시 밀봉이 해제되어 외부로 방출되며, 중력에 의해 하향 자연분사가 가능한 기체형, 액체형 또는 고체형 소화제가 적용되는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
6. 제5항에 있어서,
   상기 소화 트레이는,
   적어도 일면에 난연패드 및 난연성 물질 중 적어도 하나의 화재 억제 물질을 더 적용하여 제작되는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
7. 제2항에 있어서,
   상기 상부 케이스는,
   상기 중공 영역에 일정 간격으로 격벽을 형성하여 복수의 독립 영역으로 구획하고 상기 독립 영역별 내부 공간에 각각 상기 소화약제를 저장하는 것을 특징으로 하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
8. 제7항에 있어서,
   상기 상부 케이스는,
   직사각형 판넬로 상면의 오목한 내부 공간에 복수의 격벽을 형성하는 소화 트레이;
   상기 소화 트레이의 복수의 격벽 사이 내부 공간에 충진 되는 소화약제; 및
   상기 소화 트레이의 상면에 부착되는 탑 커버;를 포함하되,
   상기 탑 커버는 상기 소화 트레이의 가장자리 상면과 복수의 격벽 상면에 도포된 접착제를 통해 부착되어 상기 독립 영역별 내부 공간에 저장된 소화약제를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
9. 제8항에 있어서,
   상기 상부 케이스는,
   상기 소화 트레이의 상면 가장자리를 따라 슬라이딩 홈을 형성하고,
   상기 탑 커버의 하면 가장자리를 따라 슬라이딩 돌기를 형성하며,
   상기 소화약제를 충진한후, 상기 탑 커버의 상기 슬라이딩 돌기를 상기 슬라이딩 홈에 슬라이딩 삽입하여 조립된 구조를 갖는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 하부 케이스는,
    일체형 플라스틱 소재로 구성되는 이중 단면 구조를 가지며 중공 영역에 상기 소화약제를 충진 하여 저장하는 것을 특징으로 하는 소화 기능을 내재한 배터리 케이스.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 소화 기능을 내재한 배터리 케이스를 포함하는 배터리 모듈.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 소화 기능을 내재한 배터리 케이스를 포함하는 배터리 팩.

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