WO2015046804A1 - 삽입형 ｂｍｓ어셈블리를 포함하는 전지팩 - Google Patents

삽입형 ｂｍｓ어셈블리를 포함하는 전지팩 Download PDF

Info

Publication number
WO2015046804A1
WO2015046804A1 PCT/KR2014/008685 KR2014008685W WO2015046804A1 WO 2015046804 A1 WO2015046804 A1 WO 2015046804A1 KR 2014008685 W KR2014008685 W KR 2014008685W WO 2015046804 A1 WO2015046804 A1 WO 2015046804A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bms
battery pack
battery
case
plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/008685
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김주한
김태엽
신진규
이범현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to US15/022,862 priority Critical patent/US10116009B2/en
Priority to EP14849008.9A priority patent/EP3035416B1/en
Publication of WO2015046804A1 publication Critical patent/WO2015046804A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack including an insertable BMS assembly, and more particularly, one or more battery modules having a structure in which a plurality of unit cells or a plurality of unit modules to which the unit cells are connected are electrically connected.
  • a battery pack case accommodating a battery module, an internal cartridge fixing the battery module inside the battery pack case, a battery management system (BMS) circuit board for monitoring and controlling the operation of the battery pack, and the BMS circuit board
  • BMS battery management system
  • the present invention relates to a battery pack including a BMS assembly including a BMS case which is configured to be inserted into the inner cartridge from an outside of the battery pack by an insertion method.
  • the power storage device is a device that stores energy when power demand is low and supplies power in an overload or emergency, and provides an effect of improving power quality and energy use efficiency.
  • household power storage devices and industrial or commercial medium power storage devices are associated with smart grid technology, and the market size is rapidly growing.
  • the battery pack in order for the battery pack to provide output and capacity required by a predetermined device or device, the battery pack must be configured by electrically connecting a plurality of unit cells or battery modules equipped with the unit cells in a series or parallel manner. As the capacity of the battery pack increases, it must be easy to expand and maintain a stable structure.
  • assembling the members is very complicated because many members are generally required for their mechanical fastening and electrical connection, such as a bus bar or a power connection cable.
  • the structural change is not easy, and many parts need to be added to increase the manufacturing cost.
  • the battery pack since the battery pack has a structure in which a plurality of battery modules are combined, when some battery modules are overvoltage, overcurrent, or overheating, safety and operation efficiency of the battery pack are greatly detrimental, and thus a means for detecting and controlling them is provided. need. Therefore, the battery system includes a safety management system (BMS) to detect overvoltage, overcurrent, overheating, etc. to cut off the current of the battery pack or to operate the cooling device.
  • BMS safety management system
  • the structure including the back also increases the manufacturing cost and complicates the manufacturing process by the addition of parts.
  • the BMS is generally mounted inside the battery pack case together with the unit modules, and when the BMS needs to be removed from the battery pack and reinstalled by an operation such as checking, updating, or replacing the BMS, the battery pack case Due to the structure in which a plurality of parts inside are complicated, there is a disadvantage in that the detaching and mounting process is not easy. In addition, the separation and mounting process becomes more complicated by a plurality of cables connected to the BMS, that is, a power cable, a sensor cable, a communication cable, and the like, and there is a problem that a risk of an accident due to an operation error in the separation and mounting process is caused.
  • the present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
  • An object of the present invention is to provide a battery pack having a structure capable of easily separating and mounting the BMS inside the battery pack case.
  • Still another object of the present invention is to provide a battery pack having a structure which improves safety by preventing a risk of an accident occurring during BMS separation and installation.
  • At least one battery module having a structure in which a plurality of unit cells or a plurality of unit modules to which the unit cells are connected are electrically connected;
  • a battery pack case accommodating the battery module
  • the battery pack includes a battery management system (BMS) circuit board for monitoring and controlling the operation of the battery pack, and a BMS case in which the BMS circuit board is mounted. It is formed into a structure containing a BMS assembly.
  • BMS battery management system
  • the battery pack according to the present invention has a structure in which the BMS assembly is inserted into the internal cartridge in a manner of insertion, so that the BMS assembly can be easily installed and removed without disassembling other components, and thus the BMS assembly can be checked, updated, or replaced. There is an effect that can be performed easily.
  • the battery pack case may be formed in a hexahedral shape, for example, a structure including a front plate, a rear plate, an upper plate, a lower plate, and two side plates, which are combined to have a hexahedron shape. Can be.
  • the plate in the direction in which the BMS case is mounted may be formed of a structure that can be removable from the adjacent plates.
  • the inner cartridge when the plate in the direction in which the BMS case is mounted is detached from adjacent plates, the inner cartridge is exposed, so that the BMS case is mounted or detached from the inner cartridge to check, update, or It may be formed of a structure for coupling the plate in the direction in which the BMS case is mounted to the adjacent plate again to perform the operation, such as replacement.
  • the BMS case may have a structure including a lower cover having one side open to accommodate a BMS circuit board, and an upper cover covering an open side of the lower cover. That is, the BMS circuit board may be accommodated through an open side of the lower cover, cover the upper cover, and may be configured to safely protect the BMS circuit board from the outside.
  • the inner cartridge may be positioned inside the battery pack case, and may have a structure including a battery module mounting unit in which the battery module is mounted and fixed, and a BMS mounting unit in which the BMS assembly is mounted.
  • An inner sidewall may be formed between the battery module mounting portion and the BMS mounting portion, and the battery module and the BMS assembly may be separated from each other by the inner sidewall.
  • the BMS fixing part may be formed on the inner sidewall, so that the BMS assembly is fixed to the inner cartridge by the BMS fixing part when the BMS assembly is inserted into the inner cartridge.
  • a rail structure is formed on the BMS case of the BMS assembly and the BMS fixing portion of the inner sidewall, and the BMS assembly is coupled to the BMS fixing portion formed on the inner sidewall of the inner cartridge by a rail structure. It can be formed as.
  • the BMS assembly may be formed in such a manner that the BMS assembly is inserted into the inner cartridge in a structure in which the rail structure of the BMS case is omitted.
  • the BMS fixing part may further include a cable fixing part for fixing a cable connected to the BMS circuit board. Accordingly, a part of the cable connected to the BMS circuit board may be fixed to the cable fixing part or may be formed in a structure passing through the cable fixing part. This structure prevents the separation and mounting process from being disturbed by the cable when the BMS assembly is detached or mounted in the inner cartridge.
  • the inner sidewall may further include a circuit breaker that cuts off power of the battery module or the battery pack under the control of the BMS circuit board.
  • the breaker shuts off the battery pack when overvoltage, overcurrent, or overheating occurs under the control of the BMS.
  • circuit breaker in addition to the circuit breaker, it can be configured as a current interruption device consisting of a relay or a contactor and a fuse.
  • an insertion hole into which the BMS assembly is inserted may be formed on the front surface of the inner cartridge.
  • the fixing plate coupled to the front surface of the inner cartridge may be further coupled to the opposite surface of the direction inserted into the inner cartridge of the BMS case, the width of the fixing plate may be formed in a structure wider than the width of the insertion hole have.
  • fasteners are formed at portions in which the fixing plate and the inner cartridge are in close contact with each other, and the front surfaces of the fixing plate and the inner cartridge may be coupled while the fasteners are coupled by bolts, but is not limited thereto.
  • the BMS case may be mounted on the inner cartridge by a hook fastening method such as a snap-fit.
  • the BMS case can be coupled to the inner cartridge by this structure.
  • the unit cell may be a plate-shaped battery cell structure, or may be a structure of a battery cell assembly in which two or more plate-shaped battery cells are mounted on the cell cover with the electrode terminals exposed.
  • the plate-shaped battery cell may be, for example, a pouch-type battery cell having a structure in which an electrode assembly is built in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
  • the battery cell is a pouch type battery cell in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is sealed inside the battery case together with an electrolyte, and has a plate-shaped shape having a substantially rectangular parallelepiped structure with a thin thickness to width.
  • a pouch-type battery cell is generally made of a pouch-type battery case, the battery case is an outer coating layer made of a polymer resin having excellent durability; A barrier layer made of a metal material that exhibits barrier properties against moisture, air, and the like; And a laminate sheet structure in which an inner sealant layer made of a polymer resin that can be heat-sealed is sequentially stacked.
  • the case may have various structures.
  • the upper and lower contact portions of the outer circumferential surface of the case may be formed by storing the electrode assembly in the upper and / or lower inner surfaces formed as two units.
  • the structure which heat-seals and seals, etc. are mentioned.
  • a pouch-type battery cell having such a structure is disclosed in PCT International Application No. PCT / KR2004 / 003312 of the applicant, which is incorporated by reference in the present invention.
  • the battery case may be a structure in which the electrode assembly is accommodated in the accommodating portion formed on the upper and / or lower inner surface as one unit member, and then the upper and lower contact portions of the outer circumferential surface of the case are heat-sealed and sealed.
  • the battery cell is not particularly limited as long as it is a battery capable of providing a high voltage and a high current when the battery module or the battery pack is configured.
  • the battery cell may be a lithium secondary battery having a large amount of energy storage per volume.
  • the present invention also provides a device including the battery pack.
  • the device may include a home power supply device, a public power supply device, a large power supply device, an emergency power supply device, a computer room power supply device, a portable power supply device, a medical power supply device, a fire extinguishing device power supply device, an alarm power supply device, and an evacuation facility. It may be a power supply, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a plug-in hybrid electric vehicle.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the structure omitting the front plate in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a process of separating the BMS assembly in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a perspective view of a process of mounting a BMS assembly on an inner sidewall
  • FIG. 5 is a side view of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a structure in which the BMS assembly is mounted to the BMS fixing unit in FIG. 5.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of a structure without a front plate in the battery pack of Figure 1 is shown.
  • the battery pack 100 includes a first battery module 112 and a second battery module 114, an inner cartridge 120, a BMS assembly 130, and a battery pack case. It is formed.
  • the battery pack case is generally formed in a hexahedral shape and includes a front plate 142, a rear plate 144, an upper plate 146, two side plates 148, and a lower plate.
  • the front plate 142 in the direction in which the BMS assembly 130 is mounted is formed in a detachable structure from adjacent upper and side plates 146 and 148, so that the BMS in the state in which the front plate 142 is separated from each other.
  • the assembly 130 is formed in a structure capable of performing a process of mounting or detaching the battery pack 100.
  • the first battery module 112 and the second battery module 114 are mounted and fixed to the inner cartridge 120, and an insertion hole (FIG. 3: 125) into which the BMS assembly 130 is inserted is formed at one side thereof.
  • the BMS assembly 130 is mounted in an insertion manner in the insert.
  • the BMS assembly 130 is opened to the inner cartridge.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a process of detaching a BMS assembly from the structure of FIG. 2, and
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a process of mounting a BMS assembly on an inner sidewall.
  • the BMS case 132 covers a lower cover 132a having a structure in which one side is opened to accommodate a BMS circuit board, and an open side of the lower cover 132a. It is formed in a structure including an upper cover (132b). That is, the BMS circuit board is accommodated through one open side of the lower cover 132a, and the top cover 132b is covered to protect the BMS circuit board from the outside.
  • the BMS case 132 is further coupled to the fixing plate 132c engaging with the front surface of the inner cartridge 120 on the opposite surface in the direction of being inserted into the inner cartridge 120, the width of the fixing plate 132c is It is formed in a structure wider than the width of the insertion hole (125). Therefore, when the BMS case 132 is inserted into the insertion hole 125 of the inner cartridge 120, the insertion plate is stopped while the fixing plate 132c is in close contact with the inner cartridge 120.
  • fasteners 138 and 128 are formed at portions where the fixing plate 132c and the inner cartridge 120 are in close contact with each other, so that the fasteners 138 and 128 are coupled by bolts, and thus the fixing plate 132c and The front surface of the inner cartridge 120 is coupled.
  • the internal cartridge 120 includes a battery module mounting unit to which the battery modules 112 and 114 are mounted and fixed, and a BMS mounting unit to which the BMS assembly 130 is mounted, and between the battery module mounting unit and the BMS mounting unit. Since the inner sidewall 128 is formed, the battery modules 112 and 114 and the BMS assembly 130 are separated by the inner sidewall 128.
  • FIG. 5 is a side view of FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic diagram of a structure in which the BMS assembly is mounted to the BMS fixing unit in FIG. 5.
  • the BMS fixing part 150 is formed on the inner sidewall 128, so that the BMS fixing part 150 is inserted when the BMS assembly 130 is inserted into the inner cartridge 120.
  • the BMS assembly 130 is fixed to the inner cartridge 120 by the structure.
  • the rail structure 155 is formed on the upper cover 132b of the BMS case 132 and the BMS fixing part 150 of the inner sidewall 128, so that the BMS assembly 130 is formed on the inner sidewall of the inner cartridge 120.
  • the BMS fixing part 150 formed at 128 has a structure coupled to the sliding method through the rail structure 155.
  • the BMS fixing part 150 is formed with a cable fixing part 158 for fixing the cable 160 is connected to the BMS circuit board, a part of the cable 160 connected to the BMS circuit board is a cable fixing part ( It is fixed to 158 or is formed in the structure via the cable fixing part 158.
  • the inner sidewall 128 is equipped with a circuit breaker 170 to cut off the power of the battery modules 112, 114 or the battery pack under the control of the BMS circuit board.
  • the breaker 170 cuts off power of the battery pack when overvoltage, overcurrent, or overheating occurs under the control of the BMS.
  • the battery pack according to the present invention has a structure in which the BMS assembly is mounted to the inner cartridge by insertion, so that the battery pack can be easily installed and detached, and thus the work such as checking, updating, or replacing the BMS is performed. It provides an effect that can be performed simply.
  • the battery pack of the present invention when removing or mounting the BMS assembly from the battery pack, provides an effect of improving the safety by preventing the phenomenon that the separation and mounting process is disturbed by the cable connected to the BMS assembly.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 삽입형 BMS 어셈블리를 포함하는 전지팩으로서, 다수의 단위셀들 또는 상기 단위셀들이 연결되어 있는 단위모듈 다수 개가 전기적으로 연결되어 있는 구조의 하나 이상의 전지모듈, 상기 전지모듈을 수납하는 전지팩 케이스, 상기 전지팩 케이스 내부에서 상기 전지모듈을 고정하는 내부 카트리지, 및 전지팩의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System) 회로 기판, 및 상기 BMS 회로 기판이 장착되는 BMS 케이스를 포함하고 있고, 전지팩의 외부로부터 상기 내부 카트리지에 삽입 방식으로 장착되는 구조로 이루어져 있는 BMS 어셈블리를 포함하고 있는 구조의 전지팩을 제공한다.

Description

삽입형 ＢＭＳ어셈블리를 포함하는 전지팩
본 발명은 삽입형 BMS 어셈블리를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다수의 단위셀들 또는 상기 단위셀들이 연결되어 있는 단위모듈 다수 개가 전기적으로 연결되어 있는 구조의 하나 이상의 전지모듈, 상기 전지모듈을 수납하는 전지팩 케이스, 상기 전지팩 케이스 내부에서 상기 전지모듈을 고정하는 내부 카트리지, 및 전지팩의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System) 회로 기판, 및 상기 BMS 회로 기판이 장착되는 BMS 케이스를 포함하고 있고, 전지팩의 외부로부터 상기 내부 카트리지에 삽입 방식으로 장착되는 구조로 이루어져 있는 BMS 어셈블리를 포함하고 있는 구조의 전지팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있고, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있다.
또한, 전기를 저장해 두었다가 필요한 시점에 안정적으로 전력계통에 다시 공급해주는 전력 저장 장치에 관한 기술이 개발되고 있다. 전력 저장 장치는 전력 수요가 적을 때 에너지를 저장하고, 과부하 또는 비상시에 전력을 공급하는 장치로서, 전력 품질 및 에너지 사용 효율을 향상시키는 효과를 제공하고 있다. 특히, 가정용 전력 저장 장치 및 산업용 또는 상업용 중형 전력 저장 장치는 스마트 그리드 기술과 결부되어 시장규모가 급성장하고 있다.
한편, 전지팩이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 단위셀들 또는 단위셀들이 장착된 전지모듈들을 직렬 또는 병렬 방식으로 전기적으로 연결하여 전지팩을 구성하여야 하고, 전지팩의 용량이 커질수록 확장성이 용이하고 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.
특히, 다수의 전지모듈들을 사용하여 전지팩을 구성하는 경우, 버스 바 또는 전원 연결 케이블과 같이 이들의 기계적 체결 및 전기적 접속을 위해 일반적으로 많은 부재들이 필요하므로 이러한 부재들을 조립하는 과정은 매우 복잡하며, 전지팩을 확장해야 하는 경우, 구조 변경이 용이하지 않을 뿐만 아니라 많은 부품의 추가가 필요하여 제조 비용을 상승시킨다.
또한, 전지팩은 다수의 전지모듈들이 조합된 구조로 이루어져 있어서, 일부 전지모듈들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 전지팩의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하여 제어하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 안전 시스템인 BMS(Battery Management System)를 구비하여 과전압, 과전류, 과발열 등을 탐지하여 전지팩의 전류를 차단하거나 냉각장치를 가동시키는 구조를 포함하고 있으나, BMS와 여러가지 센서 및 다수의 배선 등을 포함하는 구조 역시 부품의 추가에 의하여 제조비용을 상승시키고 제조공정을 복잡하게 만드는 원인이 되고 있다.
또한, BMS는 일반적으로 단위모듈들과 함께 전지팩 케이스의 내부에 장착되며, BMS에 대한 점검, 업데이트, 또는 교체 등의 작업에 의해 BMS를 전지팩으로부터 분리하고 다시 장착해야 하는 경우, 전지팩 케이스 내부의 다수의 부품이 복잡하게 배치되어 있는 구조에 의하여 분리 및 장착 과정이 용이하지 않다는 단점이 있었다. 더욱이, BMS와 연결된 다수의 케이블, 즉 전원 케이블, 센서 케이블, 통신 케이블 등에 의해 분리 및 장착 과정이 더 복잡해지고, 분리 및 장착 과정에서의 작업 오류에 의한 사고의 위험까지 따르는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 전지팩 케이스 내부의 BMS를 용이하게 분리 및 장착할 수 있는 구조의 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 BMS 분리 및 장착 과정에서 발생하는 사고의 위험을 방지하여 안전성을 향상시키는 구조의 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
다수의 단위셀들 또는 상기 단위셀들이 연결되어 있는 단위모듈 다수 개가 전기적으로 연결되어 있는 구조의 하나 이상의 전지모듈;
상기 전지모듈을 수납하는 전지팩 케이스;
상기 전지팩 케이스 내부에서 상기 전지모듈을 고정하는 내부 카트리지; 및
전지팩의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System) 회로 기판, 및 상기 BMS 회로 기판이 장착되는 BMS 케이스를 포함하고 있고, 전지팩의 외부로부터 상기 내부 카트리지에 삽입 방식으로 장착되는 구조로 이루어져 있는 BMS 어셈블리를 포함하고 있는 구조로 형성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지팩은 BMS 어셈블리가 내부 카트리지에 삽입 방식으로 장착되는 구조로 형성되어 있어서, 다른 부품의 분해 없이 BMS 어셈블리의 장착 및 분리가 용이하며, 따라서 BMS의 점검, 업데이트, 또는 교체 등의 작업을 간단하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
상기 전지팩 케이스는 육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 전면 플레이트, 후면 플레이트, 상부 플레이트, 하부 플레이트, 및 2개의 측면 플레이트들을 포함하는 구조로서, 이들이 결합되어 육면체 형상으로 형성된 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 BMS 케이스가 장착되는 방향의 플레이트는 인접 플레이트들로부터 착탈 가능한 구조로 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 BMS 케이스가 장착되는 방향의 플레이트를 인접 플레이트들로부터 분리하였을 때, 상기 내부 카트리지가 노출되며, 따라서, 상기 BMS 케이스를 상기 내부 카트리지에 장착 또는 분리하여 점검, 업데이트, 또는 교체 등의 작업을 수행하고, 다시 BMS 케이스가 장착되는 방향의 플레이트를 인접 플레이트에 결합하는 구조로 형성될 수 있다.
상기 BMS 케이스는, BMS 회로 기판이 수납되도록 일측이 개방된 구조의 하부 커버, 및 상기 하부 커버의 개방된 일측을 덮는 상부 커버를 포함하는 구조일 수 있다. 즉, 상기 하부 커버의 개방된 일측을 통해 BMS 회로 기판을 수납하고, 상기 상부 커버를 덮어, 외부로부터 BMS 회로 기판을 안전하게 보호하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 내부 카트리지는 전지팩 케이스 내측에 위치하며, 전지모듈이 장착되어 고정되는 전지모듈 장착부, 및 BMS 어셈블리가 장착되는 BMS 장착부를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 전지모듈 장착부, 및 BMS 장착부 사이에는 내부 측벽이 형성되어 있어서, 전지모듈과 BMS 어셈블리가 상기 내부 측벽에 의해 격리되는 구조를 포함할 수 있다.
상기 내부 측벽에는 BMS 고정부가 형성되어 있어서, 상기 BMS 어셈블리가 상기 내부 카트리지에 삽입되었을 때 상기 BMS 고정부에 의해 내부 카트리지에 상기 BMS 어셈블리가 고정되는 구조일 수 있다.
구체적인 예로, 상기 BMS 어셈블리의 BMS 케이스 및 상기 내부 측벽의 BMS 고정부에는 레일 구조가 형성되어 있고, 상기 레일 구조를 통해 BMS 어셈블리가 내부 카트리지의 내부 측벽에 형성된 BMS 고정부에 슬라이딩 방식으로 결합되는 구조로 형성될 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 BMS 케이스의 상기 레일 구조가 생략된 구조로 상기 BMS 어셈블리가 상기 내부 카트리지에 삽입되는 방식으로 형성될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 BMS 고정부에는 BMS 회로 기판과 연결되는 케이블을 고정하는 케이블 고정부가 추가로 포함될 수 있다. 따라서, BMS 회로 기판과 연결되는 케이블의 일부가 상기 케이블 고정부에 고정되거나, 또는 상기 케이블 고정부를 경유하는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조는, 상기 BMS 어셈블리가 상기 내부 카트리지에서 분리되거나 장착될 때 상기 케이블에 의해 분리 및 장착 과정이 방해되는 현상을 방지한다.
또한, 상기 내부 측벽에는 BMS 회로 기판의 제어에 따라 전지모듈 또는 전지팩의 전원을 차단하는 차단기가 추가로 장착될 수 있다. 상기 차단기는 BMS의 제어에 의하여 과전압, 과전류, 또는 과발열 등이 발생하였을 때 전지팩의 전원을 차단한다.
경우에 따라서는, 상기 차단기 이외에 릴레이(Relay) 또는 전자 접촉기(contactor)와 퓨즈로 구성된 전류 차단장치로 구성할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 BMS 어셈블리가 상기 내부 카트리지에 삽입되어 장착되기 위하여, 상기 내부 카트리지의 전면에는 BMS 어셈블리가 삽입되는 삽입구가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 BMS 케이스의 내부 카트리지에 삽입되는 방향의 대향 면에는 내부 카트리지의 전면과 결합하는 고정 플레이트가 추가로 결합될 수 있으며, 상기 고정 플레이트의 넓이는 삽입구의 넓이보다 넓은 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 상기 BMS 케이스가 상기 내부 카트리지에 삽입될 때, 상기 고정 플레이트가 상기 내부 카트리지에 밀착되면서 삽입이 중지된다.
또한, 상기 고정 플레이트 및 상기 내부 카트리지가 밀착되는 부분에는 각각 체결구들이 형성되어 있고, 상기 체결구들이 볼트에 의해 결합되면서 상기 고정 플레이트 및 내부 카트리지의 전면이 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 BMS 케이스는 내부 카트리지에 스냅핏(Snap-fit) 등의 후크 체결 방식으로 장착되는 구조도 가능하다.
따라서, 이러한 구조에 의하여 상기 BMS 케이스가 내부 카트리지에 결합될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀은 판상형 전지셀 구조이거나, 또는 전극단자들이 노출된 상태로 둘 이상의 판상형 전지셀들이 셀 커버에 장착되어 있는 전지셀 어셈블리의 구조일 수 있다.
상기 판상형 전지셀은, 예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀일 수 있다.
구체적으로, 상기 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 파우치형 전지셀로서, 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 전지셀은 일반적으로 파우치형의 전지케이스로 이루어져 있으며, 상기 전지케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층; 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층; 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다.
상기 파우치형 전지셀에서 케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 케이스 외주면의 상하부 접촉부위를 열융착하여 밀봉하는 구조 등을 들 수 있다. 상기와 같은 구조의 파우치형 전지셀은 본 출원인의 PCT 국제출원 제PCT/KR2004/003312호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. 그러나, 전지케이스가 1 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 케이스 외주면의 상하부 접촉부위를 열융착하여 밀봉하는 구조일 수도 있음은 물론이다.
상기 전지셀은 전지모듈 또는 전지팩의 구성시 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬 이차전지일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 구체적으로, 가정용 전원장치, 공공시설 전원장치, 대형상점용 전원장치, 비상용 전원장치, 전산실 전원장치, 휴대용 전원장치, 의료설비 전원장치, 소화설비 전원장치, 경보설비 전원장치, 피난설비 전원장치, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 2는 도 1에서 전면 플레이트를 생략한 구조의 사시도이다;
도 3은 도 2에서 BMS 어셈블리를 분리하는 과정에 관한 사시도이다;
도 4는 내부 측벽에 BMS 어셈블리가 장착되는 과정에 관한 사시도이다;
도 5는 도 4의 측면도이다;
도 6은 도 5에서 BMS 어셈블리가 BMS 고정부에 장착된 구조의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지팩에서 전면 플레이트를 생략한 구조의 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전지팩(100)은 제 1 전지모듈(112) 및 제 2 전지모듈(114), 내부 카트리지(120), BMS 어셈블리(130) 및 전지팩 케이스를 포함하는 구조로 형성되어 있다.
전지팩 케이스는 전체적으로 육면체 형상으로 형성되어 있으며, 전면 플레이트(142), 후면 플레이트(144), 상부 플레이트(146), 2개의 측면 플레이트(148) 및 하부 플레이트를 포함하고 있다. 이들 중, BMS 어셈블리(130)가 장착되는 방향의 전면 플레이트(142)는 인접한 상부 및 측면 플레이트들(146, 148)로부터 착탈 가능한 구조로 형성되어 있어서, 전면 플레이트(142)가 분리된 상태에서 BMS 어셈블리(130)를 전지팩(100)에 장착하거나 또는 분리하는 과정을 수행할 수 있는 구조로 형성되어 있다.
내부 카트리지(120)에는 제 1 전지모듈(112) 및 제 2 전지모듈(114)이 장착되어 고정되어 있으며, 일측에는 BMS 어셈블리(130)가 삽입되는 삽입구(도 3: 125)가 형성되어 있다. 따라서, BMS 어셈블리(130)는 삽입구에 삽입 방식으로 장착된다.
또한, BMS 어셈블리(130)가 장착되는 방향의 전면 플레이트(142)를 인접 플레이트들(146, 148)로부터 분리하였을 때, 내부 카트리지(120)가 노출되며, 따라서, BMS 어셈블리(130)를 내부 카트리지(120)에 장착 또는 분리하여 작업을 수행하고, 다시 전면 플레이트(142)를 인접한 플레이트들(146, 148)에 결합하는 구조로 형성되어 있다.
도 3에는 도 2의 구조에서 BMS 어셈블리를 분리하는 과정에 관한 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 내부 측벽에 BMS 어셈블리가 장착되는 과정에 관한 사시도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 도 2와 함께 참조하면, BMS 케이스(132)는, BMS 회로 기판이 수납되도록 일측이 개방된 구조의 하부 커버(132a), 및 하부 커버(132a)의 개방된 일측을 덮는 상부 커버(132b)를 포함하는 구조로 형성되어 있다. 즉, 하부 커버(132a)의 개방된 일측을 통해 BMS 회로 기판을 수납하고, 상부 커버(132b)를 덮어, 외부로부터 BMS 회로 기판을 안전하게 보호한다.
이러한 BMS 케이스(132)는 내부 카트리지(120)에 삽입되는 방향의 대향 면에 내부 카트리지(120)의 전면과 결합하는 고정 플레이트(132c)가 추가로 결합되어 있고, 고정 플레이트(132c)의 넓이는 삽입구(125)의 넓이보다 넓은 구조로 형성되어 있다. 따라서, BMS 케이스(132)가 내부 카트리지(120)의 삽입구(125)에 삽입될 때, 고정 플레이트(132c)가 내부 카트리지(120)에 밀착되면서 삽입이 중지된다.
또한, 고정 플레이트(132c) 및 내부 카트리지(120)가 밀착되는 부분에는 각각 체결구들(138, 128)이 형성되어 있어서, 체결구들(138, 128)이 볼트에 의해 결합되면서 고정 플레이트(132c) 및 내부 카트리지(120)의 전면이 결합된다.
한편, 내부 카트리지(120)는 전지모듈들(112, 114)이 장착되어 고정되는 전지모듈 장착부, 및 BMS 어셈블리(130)가 장착되는 BMS 장착부를 포함하고 있고, 전지모듈 장착부, 및 BMS 장착부 사이에는 내부 측벽(128)이 형성되어 있어서, 전지모듈들(112, 114)과 BMS 어셈블리(130)가 내부 측벽(128)에 의해 격리되는 구조로 이루어져 있다.
도 5에는 도 4의 측면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에서 BMS 어셈블리가 BMS 고정부에 장착된 구조의 모식도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 내부 측벽(128)에는 BMS 고정부(150)가 형성되어 있어서, BMS 어셈블리(130)가 내부 카트리지(120)에 삽입되었을 때 BMS 고정부(150)에 의해 내부 카트리지(120)에 BMS 어셈블리(130)가 고정되는 구조로 형성되어 있다. BMS 케이스(132)의 상부 커버(132b) 및 내부 측벽(128)의 BMS 고정부(150)에는 레일 구조(155)가 형성되어 있어서, BMS 어셈블리(130)가 내부 카트리지(120)의 내부 측벽(128)에 형성된 BMS 고정부(150)에 레일 구조(155)를 통해 슬라이딩 방식으로 결합되는 구조를 이루고 있다.
또한, BMS 고정부(150)에는 BMS 회로 기판과 연결되는 케이블(160)을 고정하는 케이블 고정부(158)가 형성되어 있어서, BMS 회로 기판과 연결되는 케이블(160)의 일부가 케이블 고정부(158)에 고정되거나, 또는 케이블 고정부(158)를 경유하는 구조로 형성되어 있다. 따라서, BMS 어셈블리(130)가 내부 카트리지(120)에서 분리되거나 장착될 때 케이블(160)에 의해 분리 및 장착 과정이 방해되는 현상을 방지한다.
또한, 내부 측벽(128)에는 BMS 회로 기판의 제어에 따라 전지모듈들(112, 114) 또는 전지팩의 전원을 차단하는 차단기(170)가 장착되어 있다. 이러한 차단기(170)는 BMS의 제어에 의하여 과전압, 과전류, 또는 과발열 등이 발생하였을 때 전지팩의 전원을 차단한다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, BMS 어셈블리가 내부 카트리지에 삽입 방식으로 장착되는 구조로 형성되어 있어서, 장착 및 분리가 용이하며, 따라서 BMS의 점검, 업데이트, 또는 교체 등의 작업을 간단하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 전지팩은, BMS 어셈블리를 전지팩에서 분리하거나 장착할 때, BMS 어셈블리에 연결된 케이블에 의해 분리 및 장착 과정이 방해되는 현상을 방지함으로써 안전성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (17)

  1. 다수의 단위셀들 또는 상기 단위셀들이 연결되어 있는 단위모듈 다수 개가 전기적으로 연결되어 있는 구조의 하나 이상의 전지모듈;
    상기 전지모듈을 수납하는 전지팩 케이스;
    상기 전지팩 케이스 내부에서 상기 전지모듈을 고정하는 내부 카트리지; 및
    전지팩의 작동을 모니터링 및 제어하는 BMS(Battery management System) 회로 기판, 및 상기 BMS 회로 기판이 장착되는 BMS 케이스를 포함하고 있고, 전지팩의 외부로부터 상기 내부 카트리지에 삽입 방식으로 장착되는 구조로 이루어져 있는 BMS 어셈블리;
    를 포함하고 있는 구조의 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩 케이스는 전면 플레이트, 후면 플레이트, 상부 플레이트, 하부 플레이트, 및 2개의 측면 플레이트들을 포함하는 육면체 형상으로 형성되어 있고, 상기 BMS 케이스가 장착되는 방향의 플레이트는 인접 플레이트들로부터 착탈 가능한 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 BMS 케이스는, BMS 회로 기판이 수납되도록 일측이 개방된 구조의 하부 커버, 및 상기 하부 커버의 개방된 일측을 덮는 상부 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 카트리지는 전지모듈이 장착되는 전지모듈 장착부, 및 BMS 어셈블리가 장착되는 BMS 장착부를 포함하고 있고, 상기 전지모듈 장착부, 및 BMS 장착부 사이에는 내부 측벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 내부 측벽에는 BMS 어셈블리와 결합되어 BMS 어셈블리를 고정시키는 BMS 고정부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 BMS 케이스 및 BMS 고정부에는 레일 구조가 형성되어 있고, 상기 레일 구조를 통해 BMS 어셈블리가 내부 카트리지에 슬라이딩 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 BMS 고정부에는 BMS 회로 기판과 연결되는 케이블을 고정하는 케이블 고정부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 내부 측벽에는 BMS 회로 기판의 제어에 따라 전지모듈 또는 전지팩의 전원을 차단하는 차단기가 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 카트리지의 전면에는 BMS 어셈블리가 삽입되는 삽입구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 BMS 케이스의 내부 카트리지에 삽입되는 방향의 대향 면에는 내부 카트리지의 전면과 결합하는 고정 플레이트가 추가로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 고정 플레이트의 넓이는 삽입구의 넓이보다 넓은 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 고정 플레이트 및 내부 카트리지의 전면에는 체결구들이 형성되어 있고, 상기 체결구들이 볼트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은, 하나의 판상형 전지셀 구조이거나, 또는 전극단자들이 노출된 상태로 둘 이상의 판상형 전지셀들이 셀 커버에 장착되어 있는 전지셀 어셈블리 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 디바이스는 가정용 전원장치, 공공시설 전원장치, 대형상점용 전원장치, 비상용 전원장치, 전산실 전원장치, 휴대용 전원장치, 의료설비 전원장치, 소화설비 전원장치, 경보설비 전원장치, 피난설비 전원장치, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차인 것을 특징으로 하는 디바이스.
PCT/KR2014/008685 2013-09-24 2014-09-18 삽입형 ｂｍｓ어셈블리를 포함하는 전지팩 WO2015046804A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/022,862 US10116009B2 (en) 2013-09-24 2014-09-18 Battery pack including inserted type BMS assembly
EP14849008.9A EP3035416B1 (en) 2013-09-24 2014-09-18 Battery pack having insertional bms assembly

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0113018 2013-09-24
KR20130113018 2013-09-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015046804A1 true WO2015046804A1 (ko) 2015-04-02

Family

ID=52743862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/008685 WO2015046804A1 (ko) 2013-09-24 2014-09-18 삽입형 ｂｍｓ어셈블리를 포함하는 전지팩

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10116009B2 (ko)
EP (1) EP3035416B1 (ko)
KR (1) KR20150033551A (ko)
WO (1) WO2015046804A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017021017A1 (de) * 2015-07-31 2017-02-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel, batteriesystem, gehäuse für ein batteriesystem, baugruppe für ein batteriesystem, service-deckel und verfahren zur montage eines batteriesystems

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102490868B1 (ko) * 2015-11-09 2023-01-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 랙
CN108140906B (zh) * 2015-12-31 2022-01-14 深圳市大疆创新科技有限公司 智能电池和方法
US11018392B2 (en) * 2016-07-07 2021-05-25 Samsung Sdi Co., Ltd Battery module carrier, battery module and vehicle with a battery system
US10062876B2 (en) 2016-07-07 2018-08-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module carrier, battery module, and vehicle with a battery system
WO2018033880A2 (en) 2016-08-17 2018-02-22 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
KR101937530B1 (ko) * 2016-09-08 2019-01-11 황상진 차량용 배터리 모듈의 충전 및 방전 장치
CN106450080B (zh) * 2016-09-26 2023-04-07 常州普莱德新能源电池科技有限公司 一种动力电池包
CN110383526A (zh) 2017-01-04 2019-10-25 形状集团 节点模块化的车辆电池托盘结构
WO2018213306A1 (en) 2017-05-16 2018-11-22 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component
US10483510B2 (en) 2017-05-16 2019-11-19 Shape Corp. Polarized battery tray for a vehicle
WO2018213383A1 (en) 2017-05-16 2018-11-22 Shape Corp. Vehicle battery tray with integrated battery retention and support features
CN107507939A (zh) * 2017-08-11 2017-12-22 安徽华凯新能源科技有限公司 新型电动叉车用电池包
CN111108015A (zh) 2017-09-13 2020-05-05 形状集团 具有管状外围壁的车辆电池托盘
US10661646B2 (en) 2017-10-04 2020-05-26 Shape Corp. Battery tray floor assembly for electric vehicles
WO2019169080A1 (en) 2018-03-01 2019-09-06 Shape Corp. Cooling system integrated with vehicle battery tray
US11688910B2 (en) 2018-03-15 2023-06-27 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component
USD910549S1 (en) * 2019-01-04 2021-02-16 Kempower Oy Charging apparatus
CN110571486A (zh) * 2019-09-27 2019-12-13 深圳市驰普科达科技有限公司 电池箱

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012009311A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電システム
KR20120076756A (ko) * 2010-12-30 2012-07-10 주식회사 포스코아이씨티 배터리 시스템
KR20120081402A (ko) * 2011-01-11 2012-07-19 주식회사 파워센트리 전지 셀의 효율적 직 병렬 연결 방법 및 이를 이용한 전지모듈 조립
KR20120119628A (ko) * 2011-04-22 2012-10-31 에스케이이노베이션 주식회사 중대형 전지팩
JP2013122834A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2538744C2 (de) * 1975-08-30 1985-06-05 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 3000 Hannover Baueinheit für ein Elektrofahrzeug
AU2001241559A1 (en) 2000-02-18 2001-08-27 Liebert Corporation Modular uninterruptible power supply
US7740142B2 (en) * 2001-11-20 2010-06-22 Concorde Battery Corporation Battery construction for mounting a shelved rack
JP4673019B2 (ja) * 2004-09-10 2011-04-20 日立コンピュータ機器株式会社 情報処理装置
KR100998845B1 (ko) * 2007-11-09 2010-12-08 주식회사 엘지화학 방열특성의 전지모듈, 열교환 부재 및 이를 이용하는 중대형 전지팩
EP2693514B1 (en) * 2011-03-31 2020-03-18 Sanyo Electric Co., Ltd Rack type power device and battery pack with detachable connector
WO2013011779A1 (ja) * 2011-07-15 2013-01-24 日本電気株式会社 蓄電装置
US8900737B2 (en) * 2011-09-08 2014-12-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage system
JP6058260B2 (ja) * 2011-10-28 2017-01-11 株式会社東芝 蓄電池ユニット

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012009311A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電システム
KR20120076756A (ko) * 2010-12-30 2012-07-10 주식회사 포스코아이씨티 배터리 시스템
KR20120081402A (ko) * 2011-01-11 2012-07-19 주식회사 파워센트리 전지 셀의 효율적 직 병렬 연결 방법 및 이를 이용한 전지모듈 조립
KR20120119628A (ko) * 2011-04-22 2012-10-31 에스케이이노베이션 주식회사 중대형 전지팩
JP2013122834A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3035416A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017021017A1 (de) * 2015-07-31 2017-02-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel, batteriesystem, gehäuse für ein batteriesystem, baugruppe für ein batteriesystem, service-deckel und verfahren zur montage eines batteriesystems

Also Published As

Publication number Publication date
EP3035416A1 (en) 2016-06-22
US20160226108A1 (en) 2016-08-04
EP3035416A4 (en) 2016-08-10
EP3035416B1 (en) 2019-06-19
US10116009B2 (en) 2018-10-30
KR20150033551A (ko) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015046804A1 (ko) 삽입형 ｂｍｓ어셈블리를 포함하는 전지팩
WO2018021680A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2015026103A1 (ko) 전력 저장 장치용 전지팩
WO2012157855A1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
WO2015026202A1 (ko) 연결 구조의 변경이 용이한 적층형 전지모듈
WO2015080421A1 (ko) 카트리지 적층 구조의 전지모듈
WO2015016557A1 (ko) 냉매 유로를 포함하는 전지모듈 어셈블리
WO2013111960A1 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2015182909A1 (ko) 수냉식 냉각구조를 포함하는 전지모듈
WO2020138870A1 (ko) 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
WO2015057022A1 (ko) 배터리 팩
WO2013019008A2 (ko) 안전성이 향상된 전지모듈
WO2015186923A1 (ko) 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2013058558A2 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
WO2015026175A1 (ko) 전면에 bms의 통신단자가 돌출되어 있는 전지모듈 어셈블리
WO2009157676A2 (ko) 안전성이 향상된 중대형 전지팩
WO2014073808A1 (ko) 버스 바 어셈블리를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2013015524A1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
WO2012134108A2 (ko) 가스배출장치를 포함한 파우치형 이차전지 및 가스배출 제어방법
WO2013168856A1 (ko) 높은 효율성의 냉각 구조를 포함하는 전지모듈
WO2015170920A1 (ko) 노이즈 저감 부재를 포함하는 전지팩
WO2012023754A1 (ko) 전압 검출 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
WO2013111978A1 (ko) 안전성이 향상된 전지팩
WO2014027783A1 (ko) 벤팅 유도부를 포함하는 전지모듈
WO2015046798A1 (ko) 온도 센서를 포함하는 전지모듈

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14849008

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014849008

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15022862

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE