WO2023171917A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치 - Google Patents

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cell assembly
fire extinguishing
plate
battery pack
extinguishing tank
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윤영원
문정오
이재기
김기연
안종규
김현규
박기동
이성주
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a power storage device including the same, and more specifically, to a battery pack configured to ensure safety even when a thermal event occurs, and a power storage device including the same.
  • lithium secondary batteries are in the spotlight for their advantages of free charging and discharging, very low self-discharge rate, and high energy density as they have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries.
  • lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes a positive and negative electrode plate coated with the positive and negative electrode active materials, an electrode assembly in which the positive and negative electrode plates are disposed with a separator in between, and an exterior material that seals and stores the electrode assembly with an electrolyte.
  • lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case.
  • can-type secondary batteries can be further classified into cylindrical batteries and prismatic batteries depending on the shape of the metal can.
  • the pouch of the pouch-type secondary battery can be broadly divided into a lower sheet and an upper sheet covering it.
  • the pouch accommodates an electrode assembly formed by laminating and winding the anode, cathode, and separator. Then, after storing the electrode assembly, the edges of the upper and lower sheets are sealed by heat fusion or the like. Additionally, the electrode tab drawn out from each electrode is coupled to the electrode lead, and an insulating film may be added to the electrode lead in contact with the sealing portion.
  • the pouch-type secondary battery can have the flexibility to be configured in various forms.
  • the pouch-type secondary battery has the advantage of being able to implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass.
  • the application fields of these lithium secondary batteries are gradually increasing, such as in power storage devices (ESS: Energy Storage System).
  • ESS Energy Storage System
  • the lithium secondary battery is made into a dense structure by overlapping or stacking multiple battery cells mounted on themselves or in a cartridge to provide high voltage and high current, and then electrically connecting them into a cell module or battery pack. It is being used.
  • the power storage device may be composed of a set of residential battery packs used in various types of houses (e.g., single-family homes, apartments, etc.).
  • the present invention was conceived to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a battery pack with an improved structure and a power storage device including the same so as to appropriately control thermal events occurring inside the battery pack.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a pack case, a cell module provided inside the pack case and a cell assembly including a plurality of battery cells, and It is disposed on the upper side of the cell assembly and includes a fire extinguishing tank that holds a fire extinguishing agent in an internal space, and an end plate that is disposed on at least one of the front and rear sides of the cell assembly and is configured to support the fire extinguishing tank.
  • the end plate is disposed on both front and rear sides of the cell assembly, and may be configured to press at least one side of the front and rear of the cell assembly when swelling of the battery cell occurs.
  • the fire extinguishing tank is configured to discharge the fire extinguishing agent toward the cell assembly between both sides of the bottom when heat is applied from the cell assembly, and the end plate supports both sides of the bottom of the fire tank in the vertical direction. can do.
  • a fixing part may be provided on the upper side of the end plate, has a predetermined area, and is in surface contact with both sides of the bottom of the fire extinguishing tank.
  • the fixing part may be bent from the top of the end plate and extend a predetermined length along an outer direction of the cell assembly.
  • the end plate is disposed on the front of the cell assembly, a first plate supporting the front side of the fire extinguishing tank in the vertical direction, and disposed on the rear side of the cell assembly, and the rear side of the fire extinguishing tank. It may include a second plate supporting the vertical direction.
  • the fixing part may include a first fixing part extending from the top of the first plate in the front-back direction of the cell assembly and coupled to the front side of the fire extinguishing tank in the vertical direction.
  • the first fixing part may be in surface contact with the front side of the fire extinguishing tank.
  • the fixing part extends from the top of the second plate in the front-back direction of the cell assembly, and may further include a second fixing part coupled to the rear of the fire extinguishing tank in the vertical direction.
  • the second fixing part may be in surface contact with the rear side of the fire extinguishing tank.
  • the pack case is formed to protrude from the bottom of the pack case in the vertical direction and includes guide protrusions provided at a predetermined distance from the front and rear of the cell assembly in the front and rear direction of the cell assembly. can do.
  • the guide protrusion may be disposed on an opposite side of the cell assembly with the end plate interposed therebetween.
  • the guide protrusion includes a first protrusion formed at a predetermined distance from the front of the cell assembly in the front-to-back direction of the cell assembly, and a first protrusion formed at a predetermined distance from the back of the cell assembly in the front-to-back direction of the cell assembly. It may include second protrusions formed to be spaced apart.
  • the first plate may be disposed between the first protrusion and the front surface of the cell assembly in the front-back direction of the cell assembly to press the front surface of the cell assembly when swelling of the battery cell occurs. there is.
  • the second plate may be disposed between the second protrusion and the back of the cell assembly in the front-back direction of the cell assembly to press the back of the cell assembly when swelling of the battery cell occurs. there is.
  • the battery pack may further include a connection part connecting the first plate and the second plate in the front-back direction of the cell assembly.
  • connection part connects the top of the first plate and the top of the second plate with respect to the front-back direction of the cell assembly, and includes a plurality of first connection members disposed along the left and right directions of the cell assembly, and It may include a plurality of second connecting members that connect the lower end of the first plate and the lower end of the second plate in the front-to-back direction of the cell assembly, and are disposed along the left and right directions of the cell assembly.
  • the power storage device includes at least one battery pack according to an embodiment of the present invention as described above.
  • the fire extinguishing tank can be more stably fixed within the pack case to quickly control thermal events inside the pack case and at the same time effectively prevent swelling of the cell module. there is.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention does not require an additional structure to support the fire extinguishing tank separate from the structure for preventing swelling, and thus can secure cost competitiveness while increasing manufacturing process efficiency.
  • a compact structure with high energy efficiency can be implemented.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall shape of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the battery pack of FIG. 1 from the front.
  • FIG. 3 is a view showing the battery pack of FIG. 1 from above.
  • FIG. 4 is a diagram showing the detailed structure of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing the overall shape of the end plate provided in the battery pack of FIG. 1.
  • Figure 6 is a view showing the end plate of Figure 5 from the front.
  • Figure 7 is a view showing the end plate of Figure 5 from above.
  • Figure 8 is a side view of the end plate of Figure 5.
  • FIG. 9 is a diagram showing the inside of the battery pack of FIG. 1 projected from the side.
  • FIG. 10 is a diagram showing the inside of the battery pack of FIG. 1 projected from above.
  • Figure 11 is a diagram showing an end plate according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a diagram showing an end plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a projected side view of the inside of the battery pack to which the end plate of FIG. 12 is applied.
  • Figure 1 is a diagram showing the overall shape of the battery pack 10 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a diagram showing the battery pack 10 of Figure 1 from the front
  • Figure 3 is a diagram showing the battery of Figure 1.
  • This is a view showing the pack 10 from the top
  • FIG. 4 is a view showing the detailed structure of the battery pack 10 of FIG. 1.
  • the illustration of the second cover 120 which will be described later in FIG. 4, will be omitted.
  • the X-axis direction shown in the drawing is the front-to-back direction
  • the Y-axis direction is a left-right direction perpendicular to the Both can mean vertical up and down directions.
  • the battery pack 10 may include a pack case 100, a cell module 200, a fire extinguishing tank 300, and an end plate 400. there is.
  • the pack case 100 can accommodate a cell module 200 therein. To this end, the pack case 100 may be provided with a receiving space for accommodating the cell module 200. This pack case 100 will be looked at in more detail in the related description below.
  • the cell module 200 is provided inside the pack case 100 and may include a cell assembly 210.
  • the cell assembly 210 may include one or more battery cells.
  • each battery cell may refer to a secondary battery.
  • the battery cell may be a pouch-shaped battery cell, a cylindrical battery cell, or a prismatic battery cell.
  • the battery cell may be a pouch-type battery cell.
  • Each of the battery cells may include a pair of electrode leads 212.
  • a pair of electrode leads 212 of a plurality of battery cells may be formed on both sides of the cell assembly 210 in the left and right directions.
  • the fire extinguishing tank 300 is disposed on the upper side of the cell assembly 210 and can hold a fire extinguishing agent therein.
  • the fire extinguishing tank 300 has an internal space and can hold a fire extinguishing agent in this internal space.
  • the extinguishing agent may be a liquid such as water, salt water, and antifreeze. Additionally, the fire extinguishing tank 300 may be accommodated inside the pack case 100.
  • the fire extinguishing tank 300 may be configured in the form of a box with an open top to provide a space in which the fire extinguishing agent can be accommodated.
  • a fire extinguishing agent is discharged from the fire extinguishing tank 300 disposed on the upper part of the cell assembly 210, so that thermal events of the cell assembly 210 can be more easily controlled.
  • the fire extinguishing agent discharged from the fire fighting tank 300 can easily move downward by gravity. Accordingly, heat or fire suppression of the cell assembly 210 using a fire extinguishing agent can be performed more easily.
  • the end plate 400 may be disposed on at least one of the front and rear sides of the cell assembly 210.
  • the end plate 400 may be configured to support the fire extinguishing tank 300.
  • the fire extinguishing tank 300 can be stably fixed within the pack case 100. Accordingly, the extinguishing agent is stably discharged from the fire extinguishing tank 300 toward the cell assembly 210, making it easier to extinguish heat or fire in the cell assembly 210.
  • the end plate 400 may be disposed only on the front and rear sides of the cell assembly 210. Alternatively, the end plate 400 may be disposed on the front and rear sides of the cell assembly 210, respectively.
  • the end plate 400 is provided as a pair as an example.
  • the end plate 400 is disposed between the pack case 100 and the cell assembly 210 in the front-back direction of the cell assembly 210 to protect the cell assembly 210 when swelling of the battery cell occurs. It may be configured to pressurize at least one of the front and rear sides of the.
  • the end plate 400 is disposed on both front and rear sides of the cell assembly 210 and may be configured to press at least one side of the front and rear of the cell assembly 210 when swelling of the battery cell occurs.
  • the end plate 400 prevents swelling that may occur in the cell module 200, and at the same time, the fire extinguishing tank 300 can also be stably fixed within the pack case 100. That is, in this embodiment, the end plate 400 supports both the fire extinguishing tank 300 and the cell module 200, so additional fastening parts or fastening structures are required to fix or support these members. It doesn't work. Accordingly, in this embodiment, through the end plate 400, the assembly process efficiency of the battery pack 10 can be increased, cost competitiveness can be secured, and a compact structure with higher energy efficiency can be achieved. A battery pack 10 may be provided.
  • the fire extinguishing tank 300 may be configured to discharge the fire extinguishing agent toward the cell assembly 100 between both sides of the bottom when heat is applied from the cell assembly 100.
  • the end plate 400 may support both sides of the bottom of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction.
  • the fire fighting tank 300 By supporting both sides of the bottom of the fire extinguishing tank 300 of the end plate 400, the fire fighting tank 300 can be supported more stably even when the fire extinguishing agent is discharged from the fire fighting tank 300, and the fire fighting tank 300 can be supported more stably. Leakage of the extinguishing agent to the outside of the bottom of 300 can also be effectively prevented, thereby increasing the efficiency of introducing the extinguishing agent into the cell assembly 100.
  • fixing parts 412 and 422 may be provided on the upper side of the end plate 400, have a predetermined area and are in surface contact with both sides of the bottom of the fire extinguishing tank 300.
  • the fire extinguishing tank 300 can be supported more stably.
  • the fixing parts 412 and 422 may be bent from the top of the end plate 400 and extend a predetermined length along the outer direction of the cell assembly. That is, the end plate 400 may have an approximately L-shaped structure.
  • the contact area between both sides of the bottom of the fire extinguishing tank 300 and the end plate 400 is increased, so that the fire fighting tank 300 can be supported more stably.
  • FIG. 5 is a view showing the overall shape of the end plate 400 provided in the battery pack 10 of FIG. 1
  • FIG. 6 is a view showing the end plate 400 of FIG. 5 from the front
  • FIG. 7 is a view showing the end plate 400 of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a view showing the end plate 400 of FIG. 5 from the side
  • FIG. 9 is a view showing the inside of the battery pack 10 of FIG. 1 from the side. It is a drawing.
  • the end plate 400 may include a first plate 410 and a second plate 420.
  • the first plate 410 is disposed on the front of the cell assembly 210 and may support the front of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction.
  • the above-described fixing parts 412 and 422 may include a first fixing part 412.
  • the first plate 410 may include the first fixing part 412.
  • the first fixing part 412 may be formed to extend from the top of the first plate 410 in the front-back direction of the cell assembly 210. Additionally, the first fixing part 412 may be coupled to the front of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction. And, the first fixing part 412 may be in surface contact with the front side of the fire extinguishing tank 300. By this first fixing part 412, the contact area between the front side of the fire extinguishing tank 300 and the first plate 410 is increased, so that the fire fighting tank 300 can be stably supported.
  • first fixing part 412 and the fire extinguishing tank 300 may be coupled by a separate fastening member (not shown).
  • first fixing part 412 and the fire extinguishing tank 300 may be coupled by a separate adhesive member (not shown).
  • the second plate 420 is disposed at the rear of the cell assembly 210 and may support the rear of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction.
  • the above-described fixing parts 412 and 422 may further include a second fixing part 422.
  • the second plate 420 may include the second fixing part 422.
  • the second fixing part 422 may be formed to extend from the top of the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210. Additionally, the second fixing part 422 may be coupled to the rear of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction. In addition, the second fixing part 422 may be in surface contact with the rear side of the fire extinguishing tank 300. By this second fixing part 422, the contact area between the rear side of the fire extinguishing tank 300 and the second plate 420 is increased, so that the fire fighting tank 300 can be stably supported.
  • the second fixing part 422 and the fire extinguishing tank 300 may be coupled by a separate fastening member (not shown).
  • the connection between the second fixing part 422 and the fire extinguishing tank 300 may be achieved by a separate adhesive member (not shown).
  • the fire extinguishing tank 300 can be stably fixed within the pack case 100. Accordingly, the extinguishing agent is stably discharged from the fire extinguishing tank 300 toward the cell assembly 210, making it easier to extinguish heat or fire in the cell assembly 210.
  • FIG. 10 is a diagram showing the inside of the battery pack 10 of FIG. 1 projected from above. At this time, the illustration of the fire extinguishing tank 300 described above in FIG. 10 will be omitted.
  • the pack case 100 described above may further include a guide protrusion 150.
  • the guide protrusion 150 is formed to protrude in the vertical direction from the bottom of the pack case 100, and is spaced at a predetermined distance from the front and rear of the cell assembly 210 in the front and rear direction of the cell assembly 210. It may be provided separately. Here, the guide protrusion 150 may be integrally provided on the bottom of the pack case 100 or may be mounted as a separate member.
  • the guide protrusion 150 may be disposed on the opposite side of the cell assembly 210 with the end plate 400 interposed therebetween.
  • the guide protrusion 150 may include a first protrusion 152 and a second protrusion 154.
  • the first protrusion 152 may be formed at a predetermined distance from the front of the cell assembly 210 in the front-back direction of the cell assembly 210 .
  • the first plate 410 is disposed between the first protrusion 152 and the front surface of the cell assembly 210 in the front-back direction of the cell assembly 210 to prevent swelling of the battery cell. It may be configured to press the front of the cell assembly 210.
  • the first plate 410 is supported in the front-back direction of the cell assembly 210 by the first protrusion 152, and when swelling of the battery cell occurs, the cell assembly 210 It may be configured to pressurize the front of. Accordingly, the first plate 410 can effectively suppress the swelling phenomenon of the cell module 200.
  • the second protrusion 154 may be formed at a predetermined distance from the rear of the cell assembly 210 in the front-to-back direction of the cell assembly 210 .
  • the second plate 420 is disposed between the second protrusion 154 and the rear surface of the cell assembly 210 in the front-back direction of the cell assembly 210 to prevent swelling of the battery cell. It may be configured to press the rear of the cell assembly 210.
  • the second plate 420 is supported in the front-back direction of the cell assembly 210 by the second protrusion 154, and when swelling of the battery cell occurs, the cell assembly 210 It may be configured to pressurize the rear of. Accordingly, the second plate 420 can effectively suppress the swelling phenomenon of the cell module 200.
  • the end plate 400 is supported in the front and rear directions of the cell assembly 210 by the guide protrusion 150, and is more stably positioned on the front and rear surfaces of the cell assembly 210.
  • the rear can be pressurized.
  • the swelling phenomenon that may occur in the cell module 200 can be more effectively suppressed.
  • the end plate 400 is stably supported in the front and rear direction of the cell assembly 210 by the above-described configuration of the guide protrusion 150, the fire extinguishing tank 300 is supported by the end plate 400. It can be more stably fixed within the pack case 100.
  • the extinguishing agent is stably discharged from the fire extinguishing tank 300 toward the cell assembly 210, so that heat or fire suppression of the cell assembly 210 can be performed more easily.
  • the battery pack 10 may further include a connection portion 500.
  • connection portion 500 may connect the first plate 410 and the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the connection part 500 may be a long bolt that extends in the front and rear direction of the cell assembly 210. Accordingly, the first plate 410 and the second plate 420 may be connected to each other.
  • connection portion 500 we will look at the connection portion 500 in more detail.
  • the connection part 500 may include a first connection member 510 and a second connection member 520.
  • the first connecting member 510 may connect the top of the first plate 410 and the top of the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210. At this time, a plurality of first connecting members 510 may be arranged along the left and right directions of the cell assembly 210.
  • the second connecting member 520 may connect the lower end of the first plate 410 and the lower end of the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210. At this time, a plurality of second connecting members 520 may be arranged along the left and right directions of the cell assembly 210.
  • connection part 500 can connect the top and bottom of the first plate 410 and the second plate 420 at the same time. Accordingly, the first plate 410 and the second plate 420 can be stably connected to each other in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the end plate 400 can be performed more stably and effectively.
  • the first plate 410 and the second plate 420 of the end plate 400 are stably connected to each other by the above-described configuration of the connection portion 500, the fire extinguishing tank 300 is connected to the end plate 400. ) can be more stably fixed within the pack case 100.
  • the extinguishing agent is stably discharged from the fire extinguishing tank 300 toward the cell assembly 210, so that heat or fire suppression of the cell assembly 210 can be performed more easily.
  • the cell assembly 210 may be disposed between the first connection member 510 and the second connection member 520 in the vertical direction. Accordingly, interference between the cell assembly 210 and the connection portion 500 can be prevented.
  • Figure 11 is a diagram showing an end plate 402 according to another embodiment of the present invention.
  • the end plate 402 may include a first plate 410 and a second plate 420.
  • the first plate 410 may include a first fixing part 414, and the second plate 420 may include a second fixing part 424.
  • the first fixing part 414 may be formed to extend from the top of the first plate 410 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the first fixing part 414 may be configured to extend long from the top of the first plate 410 in the left and right directions of the cell assembly 210.
  • the second fixing part 424 may be formed to extend from the top of the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the second fixing part 424 may be configured to extend long from the top of the second plate 420 in the left and right directions of the cell assembly 210.
  • the contact area between the first plate 410 and the second plate 420 and the fire extinguishing tank 300 may be further increased. Accordingly, the fire extinguishing tank 300 can be more stably fixed to the upper side of the end plate 402.
  • FIG. 12 is a diagram showing an end plate 404 according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a side view of the inside of the battery pack 10 to which the end plate 404 of FIG. 12 is applied. It is a drawing.
  • the end plate 404 may include a first plate 410 and a second plate 420 .
  • the first plate 410 may include a first fixing part 416, and the second plate 420 may include a second fixing part 426.
  • the first fixing part 416 may include a first horizontal plate 4162 and a first vertical plate 4164.
  • the first horizontal plate 4162 may be formed to extend from the top of the first plate 410 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the first horizontal plate 4162 may be coupled to the front of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction.
  • the first vertical plate 4164 may be formed to extend in the vertical direction from the end of the first horizontal plate 4162.
  • the first vertical plate 4164 may support the front side of the fire extinguishing tank 300 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the second fixing part 426 may include a second horizontal plate 4262 and a second vertical plate 4264.
  • the second horizontal plate 4262 may be formed to extend from the top of the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the second horizontal plate 4262 may be coupled to the rear of the fire extinguishing tank 300 in the vertical direction.
  • the second vertical plate 4264 may be formed to extend in the vertical direction from the end of the second horizontal plate 4262.
  • the second vertical plate 4264 may support the rear side of the fire extinguishing tank 300 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the end plate 404 can support the fire extinguishing tank 300 not only in the vertical direction but also in the forward and backward directions, so that the fire extinguishing tank 300 is stored in the pack case 100. It can be fixed more stably.
  • the pack case 100 described above may include a first cover 110, a second cover 120, and a gas flow passage 130.
  • a receiving space for accommodating the cell module 200 may be provided in the first cover 110.
  • the first cover 110 as described above can be combined with a second cover 120, which will be described later, to accommodate the cell module 200 therein. Additionally, the bottom surface of the first cover 110 may form the bottom of the pack case 100.
  • the guide protrusion 150 described above is provided on the first cover 110 and may be provided on the bottom surface of the first cover 110 constituting the bottom of the pack case 100. there is.
  • the second cover 120 may be coupled to the first cover 110 in the vertical direction. At this time, the second cover 120 may be placed on top of the first cover 110.
  • the top of the fire extinguishing tank 300 may be covered by the second cover 120 of the pack case 100, as shown in FIG. 9.
  • first cover 110 and the second cover 120 when the first cover 110 and the second cover 120 are combined in the vertical direction, the front, rear, left, and right sides of the pack case 100 can be formed as shown in FIG. 1. there is.
  • the first cover 110 and the second cover 120 may be coupled by a plurality of fastening members (not shown).
  • the pack case 100 may not be composed of the first cover 110 and the second cover 120 separately, but may be configured as an integrated piece.
  • the gas distribution path 130 is intended to guide air inflow into the pack case 100 and gas discharge inside the pack case 100, and may be provided on the second cover 120. .
  • the gas distribution path 130 may include an air inlet 132 and a gas outlet 134.
  • the air inlet 132 may be formed on the rear side of the second cover 120. At this time, the air inlet 132 may allow external air to flow into the pack case 100.
  • the gas discharge portion 134 may be formed on the front side of the second cover 120. At this time, the gas discharge unit 132 may allow the gas inside the pack case 100 to be discharged to the outside.
  • the above-described air inlet 132 and gas outlet 134 may be formed in a mesh structure.
  • air inlet 132 having the mesh structure air flows smoothly into the pack case 100 while preventing foreign substances of a certain size from entering the pack case 100. It can be.
  • gas outlet 134 having the mesh structure foreign substances, such as foreign substances, are prevented from flowing into the pack case 100 and are released from inside the pack case 100 to the outside of the pack case 100. The generated venting gas can be easily discharged.
  • the air inlet 132 can smoothly introduce air into the pack case 100, preventing the generation of negative pressure inside the fire extinguishing tank 300 described above. In addition, the air inlet 132 can prevent a decrease in the rate or amount of input of the fire extinguishing agent into the cell module 200, which is caused by the generation of negative pressure inside the fire extinguishing tank 300.
  • the cell module 200 may further include a busbar frame 220.
  • the bus bar frame 220 is used to sense the voltage of the cell assembly 210, and may be provided as a pair to support one side and the other side of the cell assembly 210 in the left and right directions. .
  • the bus bar frame 220 may include a first bus bar frame 222 and a second bus bar frame 224.
  • the first bus bar frame 222 may support one side (eg, left side) of the cell assembly 210 in the left and right directions. Additionally, the bus bar (not shown) provided on the first bus bar frame 222 may be connected to the electrode lead 212 formed on one side of the cell assembly 210 in the left and right directions.
  • the second bus bar frame 224 may support the other side (eg, right side) of the cell assembly 210 in the left and right directions. Additionally, the bus bar (not shown) provided on the second bus bar frame 224 may be connected to the electrode lead 212 formed on the other side of the cell assembly 210 in the left and right directions.
  • the fire extinguishing tank 300 may be configured so that at least a portion of the fire extinguishing tank 300 is melted by heat applied from the cell assembly 210 to discharge the fire extinguishing agent.
  • the portion indicated by A of the fire extinguishing tank 300 may be melted by heat.
  • the fire extinguishing agent may be discharged toward the cell assembly 210 between both sides of the bottom of the fire extinguishing tank 300 through the melted portion.
  • at least a portion of the fire extinguishing tank 300 may be made of a material that can be melted by heat applied from the cell assembly 210.
  • the fire extinguishing tank 300 may be entirely made of plastic material.
  • the pack case 100 described above may be configured to be stackable in the vertical direction. That is, the battery pack 10 of the present invention may be configured by stacking different pack cases 100 in the vertical direction.
  • the battery pack 10 of various capacities can be implemented depending on the number of stacked pack cases 100.
  • each pack case 100 is provided with a fire extinguishing tank 300 inside, so when a thermal event occurs in the cell assembly 210 inside some pack cases 100, this thermal event It can be prevented from transferring to the cell assembly 210 inside another pack case 100.
  • the fire extinguishing tank 300 may exemplarily include the base plate 310 and the side wall 320. At this time, the base plate 310 may constitute the bottom of the fire extinguishing tank 300.
  • the side wall 320 may be configured to protrude upward from the edge of the base plate 310.
  • the fire extinguishing tank 300 is composed of a bottom and a side portion by the base plate 310 and the side wall 320, so that a space in which the fire extinguishing agent is accommodated can be formed.
  • the upper part of the fire extinguishing tank 300 may be sealed by the pack case 100.
  • the fire extinguishing tank 300 may separately include an upper cover configured to seal the fire extinguishing agent accommodation space at the top.
  • the base plate 310 of the fire extinguishing tank 300 may be formed to have different thicknesses in the vertical direction for each part.
  • the base plate 310 may be configured to have a thin specific portion, such as the portion indicated by A in FIG. 4 .
  • the base plate 310 may be configured as an injection molded plastic product with an overall thickness of 1 mm, but the portion marked A may be configured to have a thickness of 0.5 mm.
  • the thinly formed portion of the base plate 310 may function as a vulnerable portion. That is, when a thermal event such as thermal runaway occurs in the cell assembly 210 and heat is applied to the vulnerable portion, this vulnerable portion may be damaged first. Additionally, when the vulnerable portion is damaged, the fire extinguishing agent contained within the fire extinguishing tank 300 may be discharged toward the cell assembly 210 through the damaged vulnerable portion. Accordingly, the fire extinguishing agent injection configuration into the cell assembly 210 can be implemented with a simpler structure, and the fire extinguishing agent can be introduced into the cell assembly 210 more quickly.
  • At least a portion of the base plate 310 constituting the bottom of the fire extinguishing tank 300 may be provided to protrude downward from the base plate 310.
  • the portion of the base plate 310 including the weak portion indicated by A in FIG. 4 may be provided to protrude downward from the base plate 310.
  • at least a portion of the base plate 310 may be disposed between the first plate 410 and the second plate 420 in the front-back direction of the cell assembly 210.
  • the fire extinguishing tank 300 can be prevented from moving forward and backward by the end plate 400.
  • the portion where the fire extinguishing agent is discharged from the cell assembly 210 and the fire extinguishing tank 300 (part where the vulnerable portion is formed) is formed by the first plate 410 and the second plate ( 420). Accordingly, the extinguishing agent can be completely discharged from the fire extinguishing tank 300 toward the cell assembly 210, making it easier to extinguish heat or fire in the cell assembly 210.
  • the fire extinguishing tank 300 is more stably fixed within the pack case 100 through the end plates 400, 402, and 404, so that the pack case (100) Internal thermal events can be quickly controlled and at the same time, swelling of the cell module 200 can be effectively prevented.
  • the battery pack 10 does not require an additional structure to support the fire extinguishing tank 300 separately from the structure for preventing swelling, thereby increasing manufacturing process efficiency and reducing cost.
  • Competitiveness can be secured and a compact structure with higher energy efficiency can be implemented.
  • the battery pack 10 includes, in addition to the pack case 100 and the cell module 200, various devices for controlling charging and discharging of the cell module 200, for example, a BMS (Battery Management System). , a current sensor and a fuse may be further provided.
  • BMS Battery Management System
  • the battery pack 10 according to the present invention can be used as a residential battery pack.
  • the battery pack 10 according to the present invention can be provided with at least one energy source to form an energy storage system (ESS).
  • ESS energy storage system

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Abstract

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

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2022년 03월 11일자 한국 특허 출원 제10-2022-0030830호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트가 발생한 경우에도 안전성이 확보될 수 있도록 구성된 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구 가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판, 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체 및 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파 우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차전 지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
여기서, 파우치형 이차전지의 파우치는 하부 시트와 이를 덮는 상부 시트로 크게 구분될 수 있다. 이 때, 파우치에는 양극 및 음극과 세퍼레이터가 적층 권취 되어 형성된 전극조립체가 수납된다. 그리고, 상기 전극조립체를 수납한 다음 상부 시트와 하부 시트의 가장자리를 열융착 등에 의해 실링하게 된다. 또한, 각 전극에 서 인출된 전극탭이 전극 리드에 결합되고, 상기 전극 리드에는 실링부와 접촉한 부분에 절연 필름이 부가될 수 있다.
이처럼, 파우치형 이차전지는 다양한 형태로 구성할 수 있는 융통성을 가질 수 있다. 또한, 파우치형 이차전지는 보다 작은 부피와 질량으로 같은 용량의 이차 전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
이러한 리튬 이차전지는, 전력 저장 장치(ESS: Energy Storage System) 등으 로 그 응용 분야가 점차 증가하는 추세이다. 상기 리튬 이차전지는, 고전압 및 고 전류를 제공할 수 있도록 여러 개의 배터리 셀들을 그 자체 또는 카트리지 등에 장 착한 상태로 중첩 내지 적층해 밀집 구조로 만든 후, 이를 전기적으로 연결한 셀 모듈이나 배터리 팩으로 이용이 되고 있다. 일례로서, 상기 전력 저장 장치는 다양한 종류(예: 단독주택, 아파트 등)의 주택에 사용되는 주택용 배터리 팩의 집합으 로 구성될 수도 있다.
이러한 배터리 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀 중, 어느 하나의 배터리 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트는 다른 배터리 셀로 전파(propagation) 되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 배터리 셀 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 배터리 팩에 포함된 여러 배터리 셀의 열적 이벤트를 일으키게 되어, 배터리 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 특히, 주택용 배터리 팩의 경우, 발화나 폭발이 발생하게 되면, 주택에 거주하는 사람의 안전을 해칠 수 있고, 주택의 화재로 확산되어 더욱 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있는 구성이 요구된다.
특히, 이러한 배터리 팩의 경우, 전술한 열적 이벤트를 제어하기 위한 구성 이 배터리 팩 내에 안정적으로 고정되도록 하여, 전술한 열적 이벤트가 더 안정적 으로 제어되도록 하는 것이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩 내부에서 발생된 열적 이벤트를 적절하게 제어할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 저장 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 은, 팩 케이스와, 상기 팩 케이스의 내부에 구비되며, 복수의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리를 포함하는 셀 모듈과, 상기 셀 어셈블리의 상측에 배치되며, 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화 탱크 및 상기 셀 어셈블리의 전측 및 후측 중 적어 도 일측에 배치되며, 상기 소화 탱크를 지지하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함한 다.
바람직하게는, 상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 양측에 배치되며, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 소화 탱크는, 상기 셀 어셈블리로부터 열이 인가되는 경우, 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리 측으로 상기 소화제를 배출하도록 구성되고, 상기 엔드 플레이트는 상하 방향에서 상기 소화 탱크의 저부 양측을 지지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔드 플레이트의 상측에는, 소정 면적을 가지며, 상기 소화 탱크의 저부 양측과 면 접촉하는 고정부가 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 엔드 플레이트의 상단으로부터 절곡되 며, 상기 셀 어셈블리의 외측 방향을 따라 소정 길이로 연장 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 전측을 상하 방향에 대해 지지하는 제1 플레이트 및 상기 셀 어 셈블리의 후면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 후측을 상하 방향에 대해 지지하는 제2 플레이트를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 제1 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 전측에 상하 방향으로 결합되는 제1 고정부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 고정부는, 상기 소화 탱크의 전측과 면 접촉될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부는 상기 제2 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 후측에 상하 방향으로 결합되는 제2 고정부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 고정부는, 상기 소화 탱크의 후측과 면 접촉될 수 있다.
바람직하게는, 상기 팩 케이스는, 상기 팩 케이스의 바닥부로부터 상하 방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 구비되는 가이드 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가이드 돌출부는, 상기 엔드 플레이트를 사이에 두고 상기 셀 어셈블리의 반대편에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가이드 돌출부는, 상기 셀 어셈블리의 전면으로부터 상 기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성되는 제1 돌출부 및 상기 셀 어셈블리의 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성되는 제2 돌출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제1 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 전면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제2 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 후면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 후면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 배터리 팩은, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상 기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연결부는, 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제1 플레이트의 상단과 상기 제2 플레이트의 상단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제1 연결부재 및 상기 셀 어셈블리의 전후 방 향에 대해 상기 제1 플레이트의 하단과 상기 제2 플레이트의 하단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제2 연결부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 저장 장치는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔드 플레이트를 통해, 소화 탱크를 팩 케이스 내에 보다 더 안정적으로 고정하여 팩 케이스 내부의 열적 이벤트를 신속히 제어할 수 있음과 동시에 셀 모듈의 스웰링 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 스웰링 방지를 위한 구조물과 별도로 소화 탱크의 지지를 위한 추가적인 구조물을 요구하지 않는 바, 제조 공정 효율을 높이면서 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며 보다 더 높은 에너지 효율을 갖는 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설 명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 형상을 나타낸 도 면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 전면에서 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩을 상측에서 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 배터리 팩에 구비된 엔드 플레이트의 전체적인 형상을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 엔드 플레이트를 전면에서 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 엔드 플레이트를 상측에서 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5의 엔드 플레이트를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 배터리 팩의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1의 배터리 팩의 내부를 투영하여 상측에서 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트를 나타낸 도면이 다.
도 13은 도 12의 엔드 플레이트가 적용된 배터리 팩의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거 나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 전체적인 형상을 나타 낸 도면이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩(10)을 전면에서 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 배터리 팩(10)을 상측에서 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 배터리 팩(10)의 상세 구조를 나타낸 도면이다. 이 때, 도 4에서 후술되는 제2 커버(120)의 도 시는 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 도면에 도시된 X축 방향은 전후 방향, Y축 방향은 X 축 방향과 수평면(XY평면)상에서 수직된 좌우 방향, Z축 방향은 X축 방향 및 Y축 방향에 대해 모두 수직된 상하 방향을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 팩 케이스(100), 셀 모듈(200), 소화 탱크(300) 및 엔드 플레이트(400)를 포함할 수 있다.
상기 팩 케이스(100)는, 내부에 셀 모듈(200)을 수용할 수 있다. 이를 위해, 상기 팩 케이스(100)에는 상기 셀 모듈(200)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 이러한 상기 팩 케이스(100)에 대해서는, 하기 관련 설명에서 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 셀 모듈(200)은, 상기 팩 케이스(100)의 내부에 구비되며, 셀 어셈블 리(210)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(210)는, 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 여기 서, 각각의 배터리 셀은 이차 전지를 의미할 수 있다. 상기 배터리 셀은, 파우치형 전지셀, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀로 마련될 수 있다. 일례로서, 상기 배터 리 셀은 파우치형 전지셀일 수 있다.
이러한 상기 배터리 셀은, 일 방향으로 적층되게 배열되어 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배터리 셀은, 각각, 한 쌍의 전극 리드(212)를 포함할 수 있 다. 이 때, 복수의 배터리 셀의 한 쌍의 전극 리드(212)들은, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향 양측에 형성될 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 상측에 배치되고, 소화제 를 내부에 보유할 수 있다. 이러한 상기 소화 탱크(300)는, 내부 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 소화제를 보유할 수 있다. 일례로서, 상기 소화제는 물, 소금 물 및 부동액 등의 액체일 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(300)는 상기 팩 케이스(100)의 내부에 수용될 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어 상기 소화제가 수용될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 셀 어셈블리(210)의 상부에 배치된 소화 탱크(300)로부터 소화제가 배출됨으로써, 상기 셀 어셈블리(210)의 열적 이벤트가 보다 용이하게 제어될 수 있다. 특히, 소화 탱크(300)에서 배출된 소화제는, 중력에 의해 하부 방향으로 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 소화제에 의한 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.
상기 엔드 플레이트(400)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전측 및 후측 중 적어도 일측에 배치될 수 있다. 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 소화 탱크(300)를 지 지하도록 구성될 수 있다.
이러한 엔드 플레이트(400)에 의해, 상기 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이 스(100) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이 나 화재 진압이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전측 및 후측에만 배치될 수도 있다. 또는, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전측 및 후측에 각각 배치될 수도 있다.
본 실시예에서는, 예시적으로 엔드 플레이트(400)가 한 쌍으로 구비되는 것에 대해 설명한다.
상기 엔드 플레이트(400)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상 기 팩 케이스(100)와 상기 셀 어셈블리(210) 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스 웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 양측에 배치되며, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 엔드 플레이트(400)의 가압을 통해, 상기 팩 케이스(100) 내의 상기 셀 모듈(200)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.
결국, 상기 엔드 플레이트(400)에 의해, 상기 셀 모듈(200)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상이 방지됨과 동시에 상기 소화 탱크(300) 또한 상기 팩 케이스(100) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 엔드 플레이 트(400)가 상기 소화 탱크(300) 및 상기 셀 모듈(200) 모두를 지지하므로, 이들 부 재를 고정하거나 지지하기 위한 추가적인 체결부품이나 체결 구조가 요구되지 않는 다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 엔드 플레이트(400)를 통해, 상기 배터리 팩(10)의 조립 공정 효율을 높이고, 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며, 보다 더 높 은 에너지 효율을 갖는 컴팩트한 구조의 배터리 팩(10)을 제공할 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상기 셀 어셈블리(100)로부터 열이 인가되는 경우, 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리(100) 측으로 상기 소화제를 배출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 엔드 플레이트(400)는 상하 방향에서 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측을 지지할 수 있다.
이러한 상기 엔드 플레이트(400)의 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측 지지를 통해, 상기 소화 탱크(300)의 소화제 배출 시에도 상기 소화 탱크(300)를 보다 안정적으로 지지할 수 있으며, 상기 소화 탱크(300)의 저부 외측으로의 상기 소화제 유출 또한 효과적으로 방지할 수 있어 상기 셀 어셈블리(100) 측으로의 소화제 투입 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 엔드 플레이트(400)의 상측에는, 소정 면적을 가지며, 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측과 면 접촉하는 고정부(412, 422)가 마련될 수 있다.
이러한 고정부(412, 422)에 의해, 상기 소화 탱크(300)는 더 안정적으로 지 지될 수 있다.
또한, 상기 고정부(412, 422)는, 상기 엔드 플레이트(400)의 상단으로부터 절곡되며, 상기 셀 어셈블리의 외측 방향을 따라 소정 길이로 연장 형성될 수 있 다. 즉, 상기 엔드 플레이트(400)는 대략 L자형 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의해, 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측과 상기 엔드 플레이트(400) 간의 접촉 면적이 증가되어 상기 소화 탱크(300)의 더 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
이하, 이러한 엔드 플레이트(400)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
도 5는 도 1의 배터리 팩(10)에 구비된 엔드 플레이트(400)의 전체적인 형상을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 엔드 플레이트(400)를 전면에서 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5의 엔드 플레이트(400)를 상측에서 나타낸 도면이고, 도 8은 도 5의 엔드 플레이트(400)를 측면에서 나타낸 도면이며, 도 9는 도 1의 배터리 팩(10)의 내부를 투영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 엔드 플레이트(400)는 제1 플레이트(410) 및 제2 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 제1 플레이트(410)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전면에 배치되고, 상기 소화 탱크(300)의 전측을 상하 방향에 대해 지지할 수 있다.
한편, 전술한 고정부(412, 422)는 제1 고정부(412)를 포함할 수 있다. 그리 고, 상기 제1 플레이트(410)는 상기 제1 고정부(412)를 포함할 수 있다.
상기 제1 고정부(412)는, 상기 제1 플레이트(410)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 고 정부(412)는 상기 소화 탱크(300)의 전측에 상하 방향으로 결합될 수 있다. 그리 고, 상기 제1 고정부(412)는 상기 소화 탱크(300)의 전측과 면 접촉될 수 있다. 이러한 상기 제1 고정부(412)에 의해, 상기 소화 탱크(300)의 전측과 상기 제1 플레이트(410) 간의 접촉 면적이 증가되어 상기 소화 탱크(300)의 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 제1 고정부(412)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 체결부재(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제1 고정부(412)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 접착부재(미도시)에 의해 이루어질 수도 있다.
상기 제2 플레이트(420)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 후면에 배치되고, 상 기 소화 탱크(300)의 후측을 상하 방향에 대해 지지할 수 있다.
한편, 전술한 고정부(412, 422)는 제2 고정부(422)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제2 플레이트(420)는 상기 제2 고정부(422)를 포함할 수 있다.
상기 제2 고정부(422)는, 상기 제2 플레이트(420)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 고정 부(422)는 상기 소화 탱크(300)의 후측에 상하 방향으로 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제2 고정부(422)는 상기 소화 탱크(300)의 후측과 면 접촉될 수 있다. 이러 한 상기 제2 고정부(422)에 의해, 상기 소화 탱크(300)의 후측과 상기 제2 플레이트(420) 간의 접촉 면적이 증가되어 상기 소화 탱크(300)의 안정적인 지지가 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 제2 고정부(422)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 체결부재(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제2 고정부(422)와 상기 소화 탱크(300) 간의 결합은 별도의 접착부재(미도시)에 의해 이루어질 수도 있다.
전술한 엔드 플레이트(400)의 구성에 의해, 상기 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이스(100) 내에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로 부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
도 10은 도 1의 배터리 팩(10)의 내부를 투영하여 상측에서 나타낸 도면이 다. 이 때, 도 10에서 전술한 소화 탱크(300)의 도시는 생략하도록 한다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 전술한 팩 케이스(100)는 가이드 돌출부(150) 를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 돌출부(150)는, 상기 팩 케이스(100)의 바닥부로부터 상하 방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 구비될 수 있다. 여기서, 상기 가이드 돌출부(150)는 상기 팩 케이스(100)의 바닥부에 일체로 구비되거나 또는 별도의 부재로 장착될 수도 있다.
이러한 상기 가이드 돌출부(150)는, 상기 엔드 플레이트(400)를 사이에 두고 상기 셀 어셈블리(210)의 반대편에 배치될 수 있다.
상세하게는, 이러한 상기 가이드 돌출부(150)는, 제1 돌출부(152) 및 제2 돌출부(154)를 포함할 수 있다.
상기 제1 돌출부(152)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전면으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제1 플레이트(410)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대 해 상기 제1 돌출부(152)와 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면을 가압하도록 구성될 수 있다.
상세하게는, 상기 제1 플레이트(410)는 상기 제1 돌출부(152)에 의해 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 지지된 상태에서, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 전면을 가압하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 플레이트(410)는 상기 셀 모듈(200)의 스웰링 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제2 돌출부(154)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 후면으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제2 플레이트(420)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대 해 상기 제2 돌출부(154)와 상기 셀 어셈블리(210)의 후면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 후면을 가압하도록 구성될 수 있다.
상세하게는, 상기 제2 플레이트(420)는 상기 제2 돌출부(154)에 의해 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 지지된 상태에서, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리(210)의 후면을 가압하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 플레이트(420)는 상기 셀 모듈(200)의 스웰링 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.
전술한 구성과 같이, 상기 엔드 플레이트(400)는 상기 가이드 돌출부(150)에 의해 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 지지된 상태에서, 보다 더 안정적 으로 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면을 가압할 수 있다.
이에 따라, 상기 셀 모듈(200)에서 야기될 수 있는 스웰링 현상을 보다 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 전술한 가이드 돌출부(150) 구성에 의해 상기 엔드 플레이트(400)가 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 안정적으로 지지되므로, 이러한 엔드 플레이트(400)에 의해 상기 소화 탱크(300)가 상기 팩 케이 스(100) 내에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 더 용이하게 이 루어질 수 있다.
도 4 내지 도 10을 다시 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 연결부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부(500)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 제1플레이트(410) 및 상기 제2 플레이트(420)를 연결할 수 있다. 일례로서, 상기 연 결부(500)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향으로 길게 연장되어 형성되는 롱 볼트일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 플레이트(410) 및 상기 제2 플레이트(420)는 상호 연결될 수 있다.
이하, 이러한 상기 연결부(500)에 대해 보다 더 구체적으로 살펴본다.
상기 연결부(500)는, 제1 연결부재(510) 및 제2 연결부재(520)를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부재(510)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상 기 제1 플레이트(410)의 상단과 상기 제2 플레이트(420)의 상단을 연결할 수 있 다. 이 때, 상기 제1 연결부재(510)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향을 따라 다수 배치될 수 있다.
상기 제2 연결부재(520)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상 기 제1 플레이트(410)의 하단과 상기 제2 플레이트(420)의 하단을 연결할 수 있 다. 이 때, 상기 제2 연결부재(520)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향을 따라 다수 배치될 수 있다.
이와 같이, 상기 연결부(500)는 상기 제1 플레이트(410) 및 상기 제2 플레 이트(420)의 상, 하단을 동시에 연결할 수 있다. 따라서, 상기 제1 플레이트(410) 및 상기 제2 플레이트(420)는 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 안정적 으로 상호 연결될 수 있다.
이에 따라, 상기 엔드 플레이트(400)에 의한 상기 셀 어셈블리(210)의 전면 및 후면에 대한 가압이 더 안정적이고 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 전술한 연결부(500) 구성에 의해 상기 엔드 플레이트(400)의 제1 플레이트(410) 및 제2 플레이트(420)가 안정적으로 상호 연결되므로, 상기 소화 탱크(300)는 이러한 엔드 플레이트(400)에 의해 상기 팩 케이스(100) 내에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 안정적으로 배출되어 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압이 보다 더 용이하게 이 루어질 수 있다.
한편, 상기 셀 어셈블리(210)는 상하 방향에 대해 상기 제1 연결부재(510) 및 상기 제2 연결부재(520) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 셀 어셈블 리(210)와 상기 연결부(500) 상호 간의 간섭이 방지될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(402)를 나타낸 도 면이다.
본 실시예에 따른 엔드 플레이트(402)는, 앞선 실시예의 상기 엔드 플레이 트(400)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살 펴 본다.
도 11을 참조하면, 상기 엔드 플레이트(402)는 제1 플레이트(410) 및 제2 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 제1 플레이트(410)는 제1 고정부(414)를 포함할 수 있고, 상기 제2 플레이트(420)는 제2 고정부(424)를 포함할 수 있다.
상기 제1 고정부(414)는, 상기 제1 플레이트(410)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제1 고 정부(414)는, 상기 제1 플레이트(410)의 상단에서, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에 대해 길게 연장되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2 고정부(424)는, 상기 제2 플레이트(420)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제2 고정부(424)는, 상기 제2 플레이트(420)의 상단에서, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에 대해 길게 연장되어 구성될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 제1 플레이트(410) 및 상기 제2 플레이트(420)와 상 기 소화 탱크(300) 간의 접촉 면적이 더 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱 크(300)는 상기 엔드 플레이트(402)의 상측에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔드 플레이트(404)를 나타낸 도 면이고, 도 13은 도 12의 엔드 플레이트(404)가 적용된 배터리 팩(10)의 내부를 투 영하여 측면에서 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 엔드 플레이트(404)는, 앞선 실시예의 상기 엔드 플레이 트(400)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 살 펴 본다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 엔드 플레이트(404)는 제1 플레이트(410) 및 제2 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 제1 플레이트(410)는 제1 고정부(416)를 포함할 수 있고, 상기 제2 플레이트(420)는 제2 고정부(426)를 포함할 수 있다.
상기 제1 고정부(416)는, 제1 수평 플레이트(4162) 및 제1 수직 플레이 트(4164)를 포함할 수 있다.
상기 제1 수평 플레이트(4162)는, 상기 제1 플레이트(410)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제1 수평 플레이트(4162)는, 상기 소화 탱크(300)의 전측에 상하 방향으로 결합될 수 있다.
상기 제1 수직 플레이트(4164)는, 상기 제1 수평 플레이트(4162)의 단부로 부터 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제1 수직 플레이 트(4164)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 소화 탱크(300)의 전 측면을 지지할 수 있다.
또한, 상기 제2 고정부(426)는, 제2 수평 플레이트(4262) 및 제2 수직 플 레이트(4264)를 포함할 수 있다.
상기 제2 수평 플레이트(4262)는, 상기 제2 플레이트(420)의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제2 수평 플레이트(4262)는, 상기 소화 탱크(300)의 후측에 상하 방향으로 결합될 수 있다.
상기 제2 수직 플레이트(4264)는, 상기 제2 수평 플레이트(4262)의 단부로 부터 상하 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이러한 상기 제2 수직 플레이트(4264)는, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 상기 소화 탱크(300)의 후 측면을 지지할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의해, 상기 엔드 플레이트(404)가 상기 소화 탱크(300)를 상하 방향 뿐만 아니라 전후 방향에 대해서도 지지할 수 있으므로, 소 화 탱크(300)가 상기 팩 케이스(100) 내에 보다 더 안정적으로 고정될 수 있다.
전술한 상기 팩 케이스(100)는, 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 기체 유 통로(130)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3, 도 9 및 도 10을 다시 참조하면, 상기 제1 커버(110)에는 상기 셀 모듈(200)을 수용하기 위한 수용 공간이 마련될 수 있다. 이와 같은 상기 제1 커버(110)는, 후술하는 제2 커버(120)와 결합되어 내부에 상기 셀 모듈(200)을 수용할 수 있다. 또한, 상기 제1 커버(110)의 바닥면은 상기 팩 케이스(100)의 바닥부를 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 전술한 상기 가이드 돌출부(150)는 상기 제1 커버(110)에 구비되며, 상기 팩 케이스(100)의 바닥부를 구성하는 상기 제1 커버(110)의 바닥 면에 마련될 수 있다.
상기 제2 커버(120)는, 상기 제1 커버(110)에 상하 방향으로 결합될 수 있 다. 이 때, 제2 커버(120)는 제1 커버(110)의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소화 탱크(300)의 상부는, 도 9와 같이 상기 팩 케이 스(100)의 제2 커버(120)에 의해 커버될 수 있다.
또한, 상기 제1 커버(110) 및 제2 커버(120)가 상하 방향으로 결합될 때, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 팩 케이스(100)의 전면, 후면, 좌측면 및 우측면이 형성될 수 있다. 일례로서, 제1 커버(110)와 제2 커버(120) 간의 결합은 복수 개의 체결부재(미도시)에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 상기 팩 케이스(100)는 제1 커버(110) 및 제2 커버(120)로 분리되어 구성되지 않고 일체형으로 구성되는 것도 가능하다.
상기 기체 유통로(130)는, 상기 팩 케이스(100) 내부로의 공기 유입 및 상기 팩 케이스(100) 내부의 가스 배출을 가이드 하기 위한 것으로서, 상기 제2 커 버(120)에 구비될 수 있다.
이러한 상기 기체 유통로(130)는, 공기 유입부(132) 및 가스 배출부(134)를 포함할 수 있다.
상기 공기 유입부(132)는, 상기 제2 커버(120)의 후측에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 공기 유입부(132)는 외부의 공기가 상기 팩 케이스(100) 내부로 유입 되도록 할 수 있다.
상기 가스 배출부(134)는 상기 제2 커버(120)의 전측에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 가스 배출부(132)는 상기 팩 케이스(100) 내부의 가스가 외부로 배출되도 록 할 수 있다.
한편, 전술한 공기 유입부(132) 및 가스 배출부(134)는 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 메쉬 구조를 가지는 공기 유입부(132)를 통해, 소정 크기의 이물질 등의 상기 팩 케이스(100) 내부로의 유입이 방지되면서 상기 팩 케이 스(100) 내부로 공기가 원활하게 유입될 수 있다. 마찬가지로, 상기 메쉬 구조를 가지는 가스 배출부(134)를 통해, 상기 이물질 등의 상기 팩 케이스(100) 내부로의 유입이 방지되면서 상기 팩 케이스(100) 외부로 상기 팩 케이스(100) 내부에서 발 생된 벤팅 가스가 용이하게 배출될 수 있다.
또한, 상기 공기 유입부(132)는 상기 팩 케이스(100) 내부로 공기를 원활하 게 유입시켜, 전술한 소화 탱크(300) 내부의 음압 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 공기 유입부(132)는, 상기 소화 탱크(300) 내부의 음압 발생으로 야기되는, 소화제의 상기 셀 모듈(200)에 대한 투입 속도의 저하나 투입량 저하를 방지할 수 있다.
상기 셀 모듈(200)은, 버스바 프레임(220)을 더 포함할 수 있다.
상기 버스바 프레임(220)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 전압을 센싱하기 위한 것으로서, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 일측면 및 타측면을 지지하도 록 한 쌍으로 구비될 수 있다.
일례로서, 상기 버스바 프레임(220)은 제1 버스바 프레임(222) 및 제2 버 스바 프레임(224)을 포함할 수 있다.
상기 제1 버스바 프레임(222)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 일측면(예: 좌측면)을 지지할 수 있다. 또한, 상기 제1 버스바 프레임(222)에 구 비된 버스바(미도시)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 일측면에 형성된 전극 리드(212)에 연결될 수 있다.
상기 제2 버스바 프레임(224)은, 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 타측면(예: 우측면)을 지지할 수 있다. 또한, 상기 제2 버스바 프레임(224)에 구비된 버스바(미도시)는 상기 셀 어셈블리(210)의 좌우 방향에서의 타측면에 형성된 전극 리드(212)에 연결될 수 있다.
상기 소화 탱크(300)는, 상기 소화제 배출을 위해 셀 어셈블리(210)로부터 인가된 열에 의해 적어도 일부분이 용융되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 서, 상기 소화 탱크(300)의 A로 표시된 부분이 열에 의해 용융될 수 있다. 그러면, 이와 같이 용융된 부분을 통해, 상기 소화 탱크(300)의 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리(210) 측으로 소화제가 배출될 수 있다. 이를 위해, 상기 소화 탱 크(300)는 적어도 일부분이 상기 셀 어셈블리(210)로부터 인가된 열에 의해 용융될 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 소화 탱크(300)는 전체적으로 플 라스틱 재질로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 배터리 팩(10)에서, 전술한 팩 케이스(100)는 상하 방향으 로 적층 가능하게 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 배터리 팩(10)은, 서로 다른 팩 케이스(100)가 상하 방향으로 적층되어 구성될 수도 있다. 이 경우, 각각의 팩 케이스(100)는 내부에 각각 셀 모듈(200)을 구비하므로, 팩 케이스(100)의 적층 개 수에 따라 다양한 용량의 배터리 팩(10)을 구현할 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이 각각의 팩 케이스(100)는 내부에 각각 소화 탱크(300)를 구비하므로, 일부 팩 케이스(100) 내부의 셀 어셈블리(210)에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 열 적 이벤트가 다른 팩 케이스(100) 내부의 셀 어셈블리(210)로 전이되는 것이 방지될 수 있다.
이러한 상기 소화 탱크(300)는, 예시적으로 상기 베이스판(310) 및 측벽(320)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 베이스판(310)은 상기 소화 탱크(300)의 저부를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 측벽(320)은, 상기 베이스판(310)의 모서리에서 상측으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 소화 탱크(300)는 이러한 상기 베이스 판(310) 및 상기 측벽(320)에 의해 저부와 측부가 구성되어, 상기 소화제가 수용되는 공간이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 소화 탱크(300)의 상부는 상기 팩 케이 스(100)에 의해 밀폐될 수 있다. 또는, 상기 소화 탱크(300)는 상부에 소화제 수용 공간을 밀폐시키도록 구성된 상부 커버를 별도로 포함할 수도 있다.
이와 같은 상기 소화 탱크(300)의 베이스판(310)은, 부분 별로 상하 방향 두 께가 다르게 형성될 수 있다. 특히, 상기 베이스판(310)은 도 4에서 A로 표시된 부 분과 같이 특정 부분의 두께가 얇게 구성될 수 있다. 일례로서, 상기 베이스 판(310)은 전체적으로 1mm의 두께를 갖는 플라스틱 사출물 형태로 구성되되, A로 표시된 부분은 0.5mm의 두께를 갖도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 상기 베이스 판(310)에서 두께가 얇게 형성된 부분은 취약부로서 기능할 수 있다. 즉, 셀 어셈블리(210)에서 열 폭주 현상과 같은 열적 이벤트가 발 생하여 상기 취약부에 열이 인가되는 경우, 이러한 취약부가 먼저 파손될 수 있다. 그리고, 취약부가 파손되면 상기 소화 탱크(300) 내부에 수용된 소화제는 상기 파 손된 취약부를 통해 상기 셀 어셈블리(210) 측으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 보 다 단순한 구조로 셀 어셈블리(210)에 대한 소화제 투입 구성이 구현될 수 있고, 보다 신속하게 소화제가 셀 어셈블리(210) 측으로 투입될 수 있다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 상기 소화 탱크(300)의 저부를 구성하는 베이스 판(310)의 적어도 일부분은, 상기 베이스판(310)으로부터 하측 방향으로 돌출되어 마련될 수 있다. 예시적으로, 상기 베이스판(310)에서 도 4에서 A로 표시된 취약부 를 포함하는 부분은, 상기 베이스판(310)으로부터 하측 방향으로 돌출되어 마련될 수 있다. 이와 같이 베이스판(310)의 적어도 일부분은, 상기 셀 어셈블리(210)의 전후 방향에 대해 제1 플레이트(410) 및 제2 플레이트(420) 사이에 배치될 수 있 다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 따라, 상기 소화 탱크(300)는 엔드 플레이 트(400)에 의해 전후 방향 이동이 방지될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 구성에 따르면, 상기 셀 어셈블리(210) 및 상기 소화 탱크(300)에서 소화제가 배출되는 부 분(취약부가 형성된 부분)이 상기 제1 플레이트(410) 및 상기 제2 플레이트(420) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 소화 탱크(300)로부터 소화제가 셀 어셈 블리(210) 측으로 온전하게 배출될 수 있어, 셀 어셈블리(210)의 열이나 화재 진압 이 보다 더 용이하게 이루어질 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 엔드 플레이 트(400, 402, 404)를 통해, 상기 소화 탱크(300)를 상기 팩 케이스(100) 내에 보다 더 안정적으로 고정하여 상기 팩 케이스(100) 내부의 열적 이벤트를 신속히 제어할 수 있음과 동시에 상기 셀 모듈(200)의 스웰링 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 스웰링 방지를 위한 구조 물과 별도로 상기 소화 탱크(300)의 지지를 위한 추가적인 구조물을 요구하지 않는 바, 제조 공정 효율을 높이면서 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며 보다 더 높은 에 너지 효율을 갖는 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 팩 케이스(100), 셀 모듈(200) 이외 에, 셀 모듈(200)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 예를 들어 BMS(Battery Management System), 전류 센서 및 퓨즈 등을 더 구비할 수 있다.
일례로서, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 주택용 배터리 팩으로 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 에너지원으로서 적어도 하나 이상 구 비되어 전력 저장 장치(ESS: Energy Storage System)를 구성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범 위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하 다.
[부호의 설명]
10: 배터리 팩
100: 팩 케이스
150: 가이드 돌출부
152: 제1 돌출부
154: 제2 돌출부
200: 셀 모듈
210: 셀 어셈블리
300: 소화 탱크
400, 402, 404: 엔드 플레이트
410: 제1 플레이트
420: 제2 플레이트
500: 연결부
510: 제1 연결부재
520: 제2 연결부재

Claims (16)

  1. 팩 케이스;
    상기 팩 케이스의 내부에 구비되며, 복수의 배터리 셀을 구비하는 셀 어셈블리를 포함하는 셀 모듈;
    상기 셀 어셈블리의 상측에 배치되며, 내부 공간에 소화제를 보유하는 소화 탱크; 및
    상기 셀 어셈블리의 전측 및 후측 중 적어도 일측에 배치되며, 상기 소화 탱크를 지지하도록 구성된 엔드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트는, 상기 셀 어셈블리의 전후 양측에 배치되며, 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면 중 적어도 일면을 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소화 탱크는, 상기 셀 어셈블리로부터 열이 인가되는 경우, 저부 양측 사이에서 상기 셀 어셈블리 측으로 상기 소화제를 배출하도록 구성되며,
    상기 엔드 플레이트는, 상하 방향에서 상기 소화 탱크의 저부 양측을 지지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트의 상측에는, 소정 면적을 가지며, 상기 소화 탱크의 저부 양측과 면 접촉하는 고정부가 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 엔드 플레이트의 상단으로부터 절곡되며, 상기 셀 어셈블리의 외측 방 향을 따라 소정 길이로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 전측을 상하 방향에 대해 지지하는 제1 플레이트; 및
    상기 셀 어셈블리의 후면에 배치되고, 상기 소화 탱크의 후측을 상하 방향에 대해 지지하는 제2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 제1 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 전측에 상하 방향으로 결합되는 제1 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 고정부는, 상기 소화 탱크의 전측과 면 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 제2 플레이트의 상단으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 연장되어 형성되고, 상기 소화 탱크의 후측에 상하 방향으로 결합되는 제2 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 고정부는, 상기 소화 탱크의 후측과 면 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 팩 케이스는,
    상기 팩 케이스의 바닥부로부터 상하 방향으로 돌출되어 형성되며, 상기 셀 어셈블리의 전면 및 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소정 간격 이격되어 구비되는 가이드 돌출부를 포함하고,
    상기 가이드 돌출부는,
    상기 엔드 플레이트를 사이에 두고 상기 셀 어셈블리의 반대편에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가이드 돌출부는,
    상기 셀 어셈블리의 전면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소 정 간격 이격되어 형성되는 제1 돌출부; 및
    상기 셀 어셈블리의 후면으로부터 상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 소 정 간격 이격되어 형성되는 제2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제1 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 전면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 전 면을 가압하도록 구성되고,
    상기 제2 플레이트는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제2 돌출부와 상기 셀 어셈블리의 후면 사이에 배치되어 상기 배터리 셀의 스웰링 발생시 상기 셀 어셈블리의 후 면을 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플 레이트를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제1 플레이트의 상단과 상기 제2 플레이트의 상단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제1 연결부재; 및
    상기 셀 어셈블리의 전후 방향에 대해 상기 제1 플레이트의 하단과 상기 제2 플레이트의 하단을 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 좌우 방향을 따라 다수 배치되는 제2 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 저장 장치.
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