WO2024090967A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2024090967A1
WO2024090967A1 PCT/KR2023/016589 KR2023016589W WO2024090967A1 WO 2024090967 A1 WO2024090967 A1 WO 2024090967A1 KR 2023016589 W KR2023016589 W KR 2023016589W WO 2024090967 A1 WO2024090967 A1 WO 2024090967A1
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WO
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scraper
battery pack
housing
rotor
filter
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/016589
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English (en)
French (fr)
Inventor
이수항
김용일
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack capable of discharging internal gas.
  • Secondary batteries that can be charged and discharged are suitable for use as built-in battery cells because they do not require replacement of battery cells. As the stability and capacity of secondary batteries are rapidly improving, they are being applied to a variety of devices.
  • secondary batteries are widely used as an energy source for wireless mobile devices and wearable devices that are worn on the body, as well as for use in existing gasoline vehicles that cause air pollution. It is also used as an energy source or power storage system (ESS) for electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are presented as alternatives to diesel vehicles.
  • ESS power storage system
  • battery modules including a plurality of battery cells or battery packs including a plurality of the battery modules are used.
  • the issue of ensuring the safety of secondary batteries is becoming an important topic of interest.
  • a cooling system was designed based on the calorific value and reliable operating temperature according to the usage environment of the secondary battery.
  • TR thermal runaway
  • TP heat propagation
  • the battery pack In order to prevent the internal pressure of the battery pack from excessively increasing due to a large amount of gas generated when a battery cell ignites, the battery pack is provided with a venting portion through which gas is discharged to the outside. Additionally, these venting units are generally equipped with filters that filter out ignitable particles or sparks in order to prevent flames from being discharged to the outside of the battery pack.
  • One problem that the present invention aims to solve is to provide a battery pack that prevents the filter from clogging by having a scraper that prevents foreign matter accumulated in the filter move back and forth by the flow of gas.
  • a battery pack includes a housing; At least one battery module accommodated in the housing; a venting portion provided in the housing to discharge gas generated from the battery module; a filter disposed in front of the venting unit in the flow direction of the gas; A scraper for removing foreign substances accumulated in the filter; And it may include a driving unit that operates by the flow of the gas and moves the scraper back and forth.
  • the driving unit may move the scraper in the full length direction, full width direction, or height direction of the battery pack.
  • a long hole extending parallel to the moving direction of the scraper may be formed in the filter.
  • the battery pack may further include a venting passage located within the housing and guiding gas generated from the battery module to the venting unit.
  • the housing includes an inner housing accommodating the plurality of battery modules; And it may include an outer housing surrounding the inner housing and having the venting portion.
  • the venting passage may be formed between the inner housing and the outer housing.
  • the driving unit includes a fan rotating by the flow of the gas; And it may include a conversion mechanism that converts the rotational force of the fan into the moving force of the scraper.
  • the scraper may move in a direction parallel to the rotation axis of the fan.
  • the switching mechanism includes: a rotor rotating around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the fan; And it may include an arm connecting the rotor and the scraper.
  • the switching mechanism may further include a gear unit that transmits the rotational force of the fan to the rotational force of the rotor.
  • One end of the arm may be rotatably connected to the rotor at a position eccentric to the rotation axis of the rotor, and the other end of the arm may be rotatably connected to the scraper.
  • a first protrusion is protruding from the rotor at a position eccentric to the rotation axis of the rotor, a second protrusion is protruding from the scraper, and the first protrusion is inserted into the arm and extends in the longitudinal direction of the arm.
  • the first guide home; And the second protrusion may be inserted to form a second guide groove extending in the longitudinal direction of the arm.
  • the scraper may move in a direction perpendicular to the rotation axis of the fan and the rotor, respectively.
  • the battery pack may further include a guide portion that guides the movement of the scraper.
  • the scraper includes a connection part connected to the driving part; a main body provided with a cleaning member protruding toward the filter; And it may include an extension part that connects the connection part and the main body, extends parallel to the moving direction of the scraper, and contacts the guide part.
  • the scraper includes a connection part connected to the driving part, extending parallel to the moving direction of the scraper, and contacting the guide part; And it may include a main body connected to the connection part and provided with a cleaning member protruding toward the filter.
  • the scraper can be moved back and forth by a driving unit operated by the flow of gas.
  • a driving unit operated by the flow of gas.
  • the filter can be moved without consuming additional energy, and there is an advantage that the filter can be automatically moved when gas is generated in the battery module due to a fire, etc.
  • the moving speed of the scraper may increase as the amount of gas generated from the battery module increases. As a result, even if the amount of gas and foreign substances generated from the battery module increases, foreign substances accumulating in the filter can be removed more quickly in proportion to the increase.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the inside of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram of a driving unit and a scraper according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram of a driving unit and a scraper according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the inside of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 may include a housing 10 and at least one, preferably a plurality of battery modules 20 accommodated in the housing 10.
  • the housing 10 may include an inner housing 11 accommodating at least one battery module 20 and an outer housing 12 surrounding the inner housing 11.
  • the outer housing 12 may include a lower plate, an outer peripheral wall, and an upper plate
  • the inner housing 11 may include an inner peripheral wall connected to the lower plate and upper plate of the outer housing 12.
  • a partition 13 may be provided inside the inner housing 11.
  • the partition wall 13 may divide the internal space of the inner housing 11 into a plurality of chambers.
  • a battery module 20 may be placed in each chamber.
  • the partition wall 13 may include a first partition wall and a second partition wall that intersect each other and cross the internal space of the inner housing 11.
  • the partition wall 13 includes a single first partition wall extending parallel to the full length of the battery pack 1 and four third partition walls extending parallel to the full width of the battery pack 1. It may include two bulkheads.
  • the number of each of the first and second partitions may vary depending on the number and arrangement of the battery modules 20 accommodated in the inner housing 11.
  • the outer housing 12 may surround the inner housing 11.
  • the outer housing 12 may form the exterior of the battery pack 1.
  • a venting passage 31, which will be described later, may be formed between the Hauter housing 12 and the inner housing 11.
  • Each battery module 20 may include a module case and a plurality of battery cells (not shown) accommodated in the module case. Since the battery module 20 is a well-known structure, detailed description will be omitted.
  • a plurality of battery modules 20 may be arranged in a predetermined arrangement within the housing 10 .
  • the plurality of battery modules 20 may be respectively disposed in a plurality of chambers partitioned by partition walls 13 within the inner housing 11. Therefore, when thermal runaway or a resulting fire occurs in one battery module 20, it is possible to prevent flame or gas from transferring to other surrounding battery modules 20. Additionally, thermal propagation (TP) between the plurality of battery modules 20 can be prevented.
  • TP thermal propagation
  • the battery pack 1 may include a venting portion 30 provided in the housing 10 to discharge gas generated from the battery module 20.
  • the venting unit 30 may be provided in the outer housing 12.
  • the venting portion 30 may be provided on the peripheral surface of the housing 10, and more specifically, on the peripheral surface of the outer housing 12.
  • the venting unit 30 may be configured to discharge gas generated from at least one of the plurality of battery modules 20 to the outside of the housing 10 .
  • the venting portion 30 may communicate between the inside and the outside of the housing 10.
  • the configuration of the venting unit 30 is not limited.
  • the venting unit 30 may include a passage or hole through which gas passes.
  • the venting unit 30 discharges gas caused by fire or thermal runaway from the battery module 20 to the outside, thereby preventing the internal pressure of the housing 10 from excessively increasing and preventing the structure of the housing 10 from collapsing. It can be prevented.
  • the battery pack 1 may further include a venting passage 31 that is located within the housing 10 and guides gas generated from the battery module 20 to the venting unit 30 .
  • venting passage 31 may be formed between the inner housing 11 and the outer housing 12.
  • the venting passage 31 may be formed between the outer surface of the inner housing 11 and the inner surface of the outer housing 12.
  • a plurality of venting holes 14 communicating with the venting passage 31 may be formed in the inner housing 11. Each venting hole 14 may communicate with the chamber in which each battery module 20 is placed and the venting passage 31. Therefore, when gas is generated due to fire or thermal runaway in one battery module 20, the gas will flow into the venting passage 31 through the venting hole 14 of the chamber where the one battery module 20 is placed. You can.
  • the battery pack 1 includes a filter 40 disposed in front of the venting portion 30 in the direction of gas flow, a scraper 50 that removes foreign substances accumulated in the filter 40, and It may include a driving unit 60 that operates and moves the scraper 50 back and forth.
  • the filter 40 may be located in front of the venting unit 30 with respect to the gas flow direction. That is, the gas in the housing 10 may pass through the filter 40 and be discharged to the venting unit 30.
  • the filter 40 may be placed in the venting passage 31.
  • the filter 40 may be connected to the banting unit 30, but is not limited thereto.
  • the configuration of the filter 40 is not limited.
  • the filter 40 may include at least one of a porous mesh, a porous membrane, or a grill.
  • the filter 40 can filter ignitable particles or sparks contained in the gas. Accordingly, flame can be prevented from being discharged to the outside of the battery pack 1 through the venting portion 30.
  • the scraper 50 can remove foreign substances accumulated on the inside of the filter 40.
  • the scraper 50 moves back and forth by the driving unit 60 and can scrape and remove foreign substances accumulated on the inside of the filter 40.
  • the driving unit 60 may operate by the flow of gas to be discharged to the venting unit 30. In other words, the reciprocating movement of the scraper 50 can be achieved by the flow of gas without inputting additional energy.
  • the driving unit 60 may be connected to the scraper 50.
  • the driving unit 60 may reciprocate the scraper 50 in the longitudinal or width direction of the filter 40.
  • the driving unit 60 may move the scraper 50 in the full length direction, full width direction, or height direction of the battery pack 1.
  • Figure 2 is a schematic diagram of a driving unit and a scraper according to an embodiment of the present invention.
  • the driving unit 60 may operate passively by the flow of gas. That is, the driving unit 60 can move the scraper 50 by the flow of gas. As a result, the scraper 50 can be moved without additional energy consumption. In addition, there is an advantage that the scraper 50 does not move in normal times, but when gas is generated in the battery module 20 due to a fire or the like, the scraper 50 can automatically move back and forth.
  • the scraper 50 can move in the horizontal direction.
  • the scraper 50 may move in the direction of the full length or full width of the battery pack 1.
  • the scraper 50 may move in a direction parallel to the rotation axis of the fan 61.
  • the driving unit 60 may include a fan 61 that rotates by the flow of gas, and a conversion mechanism 62 that converts the rotational force of the fan 61 into the moving force of the scraper 50.
  • the fan 61 may be disposed within the venting passage 31.
  • the fan 61 may be arranged to rotate by the flow of gas in the venting passage 31.
  • a switching mechanism 62 may connect the fan 61 and the scraper 50.
  • the conversion mechanism 62 may convert the rotational force of the fan 61 into the moving force of the scraper 50.
  • switching mechanism 62 may be a crank mechanism.
  • the switching mechanism 62 includes a rotor 65 rotating around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the fan 61, and an arm 66 connecting the rotor 65 and the scraper 50. ) may include.
  • the switching mechanism 62 may further include gear units 63 and 64 that transmit the rotational force of the fan 61 to the rotational force of the rotor 65.
  • the gear units 63 and 64 may include a first gear 63 connected to the fan 61 and a second gear 64 engaged with the first gear 63 and connected to the rotor 65. You can.
  • the rotation axes of the first gear 63 and the second gear 64 may be perpendicular to each other.
  • the first gear 63 and the second gear 64 may be bevel gears.
  • the first gear 63 may rotate together with the fan 61, and the second gear 64 may rotate together with the rotor 65.
  • the gear units 63 and 64 may be configured to further include additional gears.
  • the rotor 65 may rotate by the rotational force of the fan 61 transmitted through the gear units 63 and 64.
  • the configuration of the rotor 65 is not limited.
  • the rotor 65 may have a disk shape as shown in FIG. 2.
  • the rotor 65 may have a cam shape.
  • One end of the arm 66 may be connected to an eccentric position with respect to the rotation axis of the rotor 65. Both ends of the arm 66 may be rotatably connected to the rotor 65 and the scraper 50. For example, one end of the arm 66 may be hingedly connected to the rotor 65, and the other end may be hingedly connected to the scraper 50.
  • the arm 66 can push or pull the scraper 50 according to the rotation of the rotor 65, and the scraper 50 can move back and forth.
  • the fan 61 rotates and the scraper 50 moves back and forth to periodically remove foreign substances accumulated on the filter 40 from the inside of the filter 40.
  • the rotation speed of the fan 61 is proportional to the flow rate of gas, as the amount of gas generated from the battery module 20 increases, the moving speed of the scraper 50 may increase. As a result, even if the amount of gas generated from the battery module 20 increases, the filter 40 can be prevented from being completely blocked.
  • the battery pack 1 may further include a guide portion 70 that guides the movement of the scraper 50.
  • the guide portion 70 may support the scraper 50.
  • the guide portion 70 may be provided on the inner surface of the housing 10, more specifically, the outer housing 12. However, it is not limited to this.
  • the guide unit 70 can restrain the scraper 50 in directions other than the moving direction of the scraper 50. For example, when the driving unit 60 moves the scraper 50 in the left and right directions, the guide unit 70 may restrain the scraper 50 in the vertical and forward and backward directions.
  • the movement of the scraper 50 can be reliably guided, and the scraper 50 can be supported to move back and forth inside the filter 40.
  • a long hole 41 extending parallel to the moving direction of the scraper 50 may be formed in the filter 40.
  • the long hole 41 formed in the filter 40 may be long in the horizontal direction, that is, in the direction of the full length or full width of the battery pack 1.
  • the scraper 50 may include a main body 52 provided with a connection part 51 connected to the driving part 60 and a cleaning part 52a protruding toward the filter 40.
  • connection 51 can be connected to a switching mechanism 62 , more specifically to an arm 66 .
  • the arm 66 may be rotatably connected to the connection portion 51.
  • the main body 52 may be formed to be long in a direction perpendicular to the moving direction of the scraper 50.
  • the scraper 50 may move in the horizontal direction, and the main body 52 may be formed to be long in the vertical direction.
  • the length of body 52 may be longer than filter 40 in that direction. Therefore, foreign matter accumulated in the filter 40 can be completely removed by the reciprocating movement of the main body 52.
  • the main body 52 may be provided with a cleaning member 52a protruding toward the filter 40 .
  • the cleaning member 52a may contact the filter 40 to scrape off foreign substances accumulated on the filter 40.
  • the structure or material of the cleaning member 52a is not limited.
  • the cleaning member 52a may be composed of a brush or a rigid body.
  • the scraper 50 may further include an extension portion 53 connecting the connection portion 51 and the main body 52.
  • the extension portion 53 may be connected to at least one end of the main body 52.
  • the extension portion 53 may be positioned non-overlapping with the filter 40.
  • a pair of extension parts 53 may be provided that overlap the upper and lower sides of the filter 40 . This is because, as previously explained, the length of the main body 52 is formed to be longer than the filter 40 in that direction.
  • the extension portion 53 may extend in a direction parallel to the moving direction of the scraper 50. And, the extension part 53 may contact the guide part 70. Accordingly, the moving direction of the scraper 50 may be limited to the longitudinal direction of the extension portion 53 by the guide portion 70.
  • the scraper 50 it is not limited to this, and it is possible for the scraper 50 to not include the extension part 53 and for the connection part 51 and the main body 52 to be directly connected.
  • the connecting portion 51 may extend in a direction parallel to the moving direction of the scraper 50 and may contact the guide portion 70. That is, the connection part 51 can instead perform the role of the extension part 53.
  • Figure 3 is a schematic diagram of a driving unit and a scraper according to another embodiment of the present invention.
  • the scraper 50' can move in the vertical direction.
  • the scraper 50' may move in the height direction of the battery pack 1.
  • the scraper 50' may move in a direction perpendicular to the rotation axis of the fan 61 and the rotation axis of the rotor 65, respectively.
  • the switching mechanism 62' may include an arm 67 connecting the rotor 65 and the scraper 50'.
  • a first protrusion 65a may be protruding from the rotor 65, and a second protrusion 51a may be protruding from the scraper 50'.
  • the first protrusion 65a may be formed at an eccentric position with respect to the rotation axis of the rotor 65.
  • the arm 67 may be formed with a first guide groove 67a into which the first protrusion 65a is inserted and a second guide groove 67b into which the second protrusion 51a is inserted.
  • the first guide groove 67a and the second guide groove 37b may be formed long in the longitudinal direction of the arm 67.
  • the first guide groove 67a and the second guide groove 37b may be formed through as shown in FIG. 3 . However, it is not limited to this, and it is also possible to form the arm 67 at a predetermined depth.
  • the first protrusion 65a moves within the first guide groove 67a, and in conjunction with it, the second protrusion 51a moves within the second guide groove 67b.
  • the scraper 50' may move back and forth.
  • one point of the arm 67 may be rotatably fixed.
  • the one point may be located between the first guide groove (67a) and the second guide groove (67b) on the arm 67.
  • the point may be one end of the arm 67 adjacent to the first guide groove 67a.
  • the angle of the arm 67 may vary around the one point, and the other end of the arm 67 adjacent to the second guide groove 67b rises and falls. It can be repeated. That is, the scraper 50' can move back and forth up and down.
  • the guide unit 70 can restrain the scraper 50' in directions other than the moving direction of the scraper 50'. For example, when the driving unit 60 moves the scraper 50 in the vertical direction, the guide unit 70 may restrain the scraper 50 in the left-right direction and the front-back direction.
  • the movement of the scraper 50 can be reliably guided, and the scraper 50 can be supported to move back and forth inside the filter 40.
  • a long hole 41 extending parallel to the moving direction of the scraper 50' may be formed in the filter 40'.
  • the long hole 41 formed in the filter 40' may be long in the vertical direction, that is, in the height direction of the battery pack 1.
  • the scraper 50 may include a main body 52' provided with a connecting portion 51' connected to the driving unit 60 and a cleaning portion 52a protruding toward the filter 40.
  • connection 51 can be connected to the switching mechanism 62', more specifically to the arm 67. As described above, a second protrusion 51a is formed on the connection portion 51', and the second protrusion 51a can be inserted into the second guide groove 67b of the arm 67.
  • the main body 52' may be formed to be long in a direction perpendicular to the moving direction of the scraper 50'.
  • the scraper 50' may move in the vertical direction, and the main body 52' may be formed to be long in the horizontal direction.
  • the length of body 52' may be longer than filter 40' in that direction. Therefore, foreign matter accumulated in the filter 40' can be completely removed by the reciprocating movement of the main body 52'.
  • connection portion 51' may extend in a direction parallel to the moving direction of the scraper 50'. Additionally, the connection portion 51' may contact the guide portion 70. Accordingly, the moving direction of the scraper 50' may be limited to the longitudinal direction of the connection part 51' by the guide part 70.
  • connection 52 main body
  • switching mechanism 65 rotor

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 하우징; 상기 하우징 내에 수용되는 적어도 하나의 전지 모듈; 상기 전지 모듈에서 발생한 가스가 배출되도록 상기 하우징에 구비되는 벤팅부; 상기 가스의 유동 방향에 대해 상기 벤팅부의 전방에 배치되는 필터; 상기 필터에 쌓인 이물질을 제거하는 스크래퍼; 및 상기 가스의 유동에 의해 동작하며 상기 스크래퍼를 왕복 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 10월 26일자 한국특허출원 제10-2022-0139552호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은, 내부의 가스를 배출 가능한 배터리 팩에 관한 것이다.
충방전이 가능한 이차전지는 전지셀의 교체가 불필요하기 때문에 내장형 전지셀로 사용하기에 적절하며, 이차전지의 안정성 향상과 용량 증가가 빠르게 이루어지고 있는 바, 다양한 디바이스에 적용되고 있다.
예를 들어, 이차전지는, 다기능 소형 제품인 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 대기오염을 유발하는 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차와 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원이나 전력저장장치(ESS)로도 사용되고 있다.
특히, 이차 전지를 대용량 및 고출력의 에너지원으로 사용하기 위해, 복수개의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈이나, 상기 전지 모듈을 복수개 포함하는 전지팩이 사용되고 있다. 이와 같이, 이차 전지가 대용량 및 고출력의 에너지원으로 사용됨에 따라 이차전지의 안전성을 확보하는 문제가 중요한 관심 대상이 되고 있다.
종래에는 이차 전지의 장기간 사용 시 온도에 의해 급격히 수명이 단축되는 것을 방지하기 위한 관점에서, 이차 전지의 사용 환경에 따른 발열량과 신뢰성 있는 사용 온도를 기준으로 냉각 시스템을 설계하였다. 그러나, 전지 모듈이나 전지팩에 포함된 일 전지셀이 이상 발열 등으로 인해 임계 온도를 넘어서게 되면 열 폭주(Thermal Runaway, TR)가 발생하고, 주변의 전지셀들로 열 전파(Thermal Propagation, TP)가 발생할 수 있다. 이로 인해 발화 등 안전성 문제가 발생할 수 있다.
전지셀의 발화 시 발생하는 많은 양의 가스에 의해 배터리 팩의 내압이 과도하게 증가하는 것을 방지하기 위해, 배터리 팩에는 가스가 외부로 배출되는 벤팅부가 구비된다. 그리고, 이러한 벤팅부에는, 화염이 배터리 팩의 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해, 발화 가능한 입자나 스파크를 필터링하는 필터가 구비됨이 일반적이다.
다만, 전지셀의 발화가 지속될 경우, 상기 필터가 많은 양의 입자들에 의해 막힐 우려가 있고, 그로 인해 가스 분출이 원활하게 이뤄지지 않을 우려가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 필터에 쌓인 이물질을 방지하는 스크래퍼가 가스의 유동에 의해 왕복 이동함으로써, 상기 필터가 막히는 것을 방지하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은, 하우징; 상기 하우징 내에 수용되는 적어도 하나의 전지 모듈; 상기 전지 모듈에서 발생한 가스가 배출되도록 상기 하우징에 구비되는 벤팅부; 상기 가스의 유동 방향에 대해 상기 벤팅부의 전방에 배치되는 필터; 상기 필터에 쌓인 이물질을 제거하는 스크래퍼; 및 상기 가스의 유동에 의해 동작하며 상기 스크래퍼를 왕복 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 스크래퍼를 상기 배터리 팩의 전장 방향, 전폭 방향 또는 높이 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 필터에는, 상기 스크래퍼의 이동 방향과 나란하게 연장된 장공이 형성될 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 하우징 내에 위치하며 상기 전지 모듈에서 발생한 가스를 상기 벤팅부로 안내하는 벤팅 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은, 상기 복수개의 전지 모듈을 수용하는 이너 하우징; 및 상기 이너 하우징을 둘러싸며 상기 벤팅부가 구비된 아우터 하우징을 포함할 수 있다. 상기 벤팅 유로는 상기 이너 하우징과 상기 아우터 하우징의 사이에 형성될 수 있다.
상기 구동부는, 상기 가스의 유동에 의해 회전하는 팬(fan); 및 상기 팬의 회전력을 상기 스크래퍼의 이동력으로 전환시키는 전환 메커니즘을 포함할 수 있다.
상기 스크래퍼는 상기 팬의 회전축과 나란한 방향으로 이동할 수 있다.
상기 전환 매커니즘은, 상기 팬의 회전축과 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 로터; 및 상기 로터와 상기 스크래퍼를 연결하는 암을 포함할 수 있다.
상기 전환 매커니즘은, 상기 팬의 회전력을 상기 로터의 회전력으로 전달하는 기어부를 더 포함할 수 있다.
상기 암의 일 단부는 상기 로터에서 상기 로터의 회전축과 편심된 위치에 회전 가능하게 연결되고, 상기 암의 타 단부는 상기 스크래퍼에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
상기 로터에는, 상기 로터의 회전축과 편심된 위치에 제1돌기가 돌출 형성되고, 상기 스크래퍼에는 제2돌기가 돌출 형성되며, 상기 암에는, 상기 제1돌기가 삽입되며 상기 암의 길이 방향으로 연장된 제1가이드홈; 및 상기 제2돌기가 삽입되며 상기 암의 길이 방향으로 연장된 제2가이드홈이 형성될 수 있다.
상기 스크래퍼는 상기 팬의 회전축 및 상기 로터의 회전축과 각각 수직한 방향으로 이동할 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 스크래퍼의 이동을 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 스크래퍼는, 상기 구동부와 연결되는 연결부; 상기 필터를 향해 돌출된 클리닝 부재가 구비된 본체; 및 상기 연결부와 상기 본체를 연결하고 상기 스크래퍼의 이동 방향과 나란하게 연장되며 상기 가이드부와 접촉하는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 스크래퍼는, 상기 구동부와 연결되고 상기 스크래퍼의 이동 방향과 나란하게 연장되며 상기 가이드부와 접촉하는 연결부; 및 상기 연결부와 연결되며 상기 필터를 향해 돌출된 클리닝 부재가 구비된 본체를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가스의 유동에 의해 작동하는 구동부에 의해 스크래퍼가 왕복 이동할 수 있다. 이로써, 가스의 발생에 대응하여 필터에 쌓인 이물질을 제거할 수 있고, 가스가 필터를 통과하여 원활하게 배기될 수 있다.
또한, 별도의 에너지 소모 없이 필터를 이동시킬 수 있고, 화재 등에 의해 전지 모듈에서 가스가 발생하면 자동적으로 필터가 이동할 수 있는 이점이 있다.
또한, 구동부에 포함되는 팬의 회전수는 가스의 유속에 비례하므로 전지 모듈에서 발생하는 가스의 양이 증가할수록 스크래퍼의 이동 속도가 빨라질 수 있다. 이로써, 전지 모듈에서 발생하는 가스 및 이물질의 양이 증가하더라도 그에 비례하여 필터에 쌓이는 이물질이 더 빠르게 제거될 수 있다.
이 외에도, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성들로부터 당업자가 용이하게 예측 가능한 효과들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 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 내부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부 및 스크래퍼의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부 및 스크래퍼의 모식도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1)은, 하우징(10) 및 하우징(10) 내에 수용된 적어도 하나, 바람직하게는 복수개의 전지 모듈(20)을 포함할 수 있다.
좀 더 상세히, 하우징(10)은, 적어도 하나의 전지 모듈(20)을 수용하는 이너 하우징(11)과, 이너 하우징(11)을 둘러싸는 아우터 하우징(12)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 아우터 하우징(12)은 하판, 아우터 둘레벽, 상판을 포함하고, 이너 하우징(11)은 아우터 하우징(12)의 하판 및 상판에 연결되는 이너 둘레벽을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
이너 하우징(11)의 내부에는 격벽(13)이 구비될 수 있다. 상기 격벽(13)은 이너 하우징(11)의 내부 공간을 복수개의 챔버로 구획할 수 있다. 각 챔버에는 전지 모듈(20)이 배치될 수 있다.
상기 격벽(13)은, 서로 교차하며 이너 하우징(11)의 내부 공간을 가로지르는 제1격벽 및 제2격벽을 포함할 수 있다. 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 격벽(13)은 배터리 팩(1)의 전장과 나란하게 연장된 단일의 제1격벽과, 배터리 팩(1)의 전폭과 나란하게 연장된 4개의 제2격벽을 포함할 수 있다. 제1격벽 및 제2격벽 각각의 개수는, 이너 하우징(11)에 수용되는 전지 모듈(20)의 개수 및 배열에 따라 달라질 수 있다.
아우터 하우징(12)은 이너 하우징(11)을 둘러쌀 수 있다. 아우터 하우징(12)은 배터리 팩(1)의 외관을 형성할 수 있다. 하우터 하우징(12)과 이너 하우징(11)의 사이에는, 후술할 벤팅 유로(31)가 형성될 수 있다.
전지 모듈(20)은 적어도 하나, 바람직하게는 복수개가 구비될 수 있다.
각 전지 모듈(20)은, 모듈 케이스와, 상기 모듈 케이스에 수용된 복수개의 배터리 셀(미도시)을 포함할 수 있다. 전지 모듈(20)은 주지의 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.
복수개의 전지 모듈(20)은 하우징(10) 내에 소정의 배열을 이루도록 배치될 수 있다. 좀 더 상세히, 복수개의 전지 모듈(20)은 이너 하우징(11) 내의 격벽(13)에 의해 구획된 복수개의 챔버에 각각 배치될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 전지 모듈(20)에서 열폭주 또는 그로 인한 화재가 발생하였을 때, 화염 또는 가스가 주변의 다른 전지 모듈(20)로 전이되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 복수개의 전지 모듈(20) 간 열 전파(Thermal Propagation, TP)을 방지할 수 있다.
배터리 팩(1)은, 전지 모듈(20)에서 발생한 가스가 배출되도록 하우징(10)에 구비된 벤팅부(30)를 포함할 수 있다.
벤팅부(30)는 아우터 하우징(12)에 구비될 수 있다. 벤팅부(30)는 하우징(10)의 둘레면, 좀 더 상세히는 아우터 하우징(12)의 둘레면에 구비될 수 있다.
벤팅부(30)는, 복수개의 전지 모듈(20) 중 적어도 하나에서 발생한 가스를 하우징(10)의 외부로 배출시키는 구성일 수 있다. 벤팅부(30)는 하우징(10)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있다. 벤팅부(30)의 구성은 한정되지 않는다. 예를 들어, 벤팅부(30)는 가스가 통과하는 통로나 홀을 포함할 수 있다.
벤팅부(30)는, 전지 모듈(20)에서 화재나 열폭주에 의한 가스를 외부로 배출시킴으로써, 하우징(10)의 내압이 과도하게 증가하는 것을 방지하고 하우징(10)의 구조가 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.
배터리 팩(1)은, 하우징(10) 내에 위치하며 전지 모듈(20)에서 발생한 가스를 벤팅부(30)로 안내하는 벤팅 유로(31)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 벤팅 유로(31)는 이너 하우징(11)과 아우터 하우징(12)의 사이에 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 벤팅 유로(31)는 이너 하우징(11)의 외면과 아우터 하우징(12)의 내면 사이에 형성될 수 있다.
이너 하우징(11)에는 벤팅 유로(31)와 연통되는 복수개의 벤팅홀(14)이 형성될 수 있다. 각 벤팅홀(14)은, 각 전지 모듈(20)이 배치된 챔버와 벤팅 유로(31)를 연통시킬 수 있다. 따라서, 일 전지 모듈(20)에서 화재나 열폭주에 의한 가스가 발생하면, 상기 가스는 상기 일 전지 모듈(20)이 배치된 챔버의 벤팅홀(14)을 통해 벤팅 유로(31)로 유동될 수 있다.
배터리 팩(1)은, 가스의 유동 방향에 대해 벤팅부(30)의 전방에 배치되는 필터(40)와, 필터(40)에 쌓인 이물질을 제거하는 스크래퍼(50)와, 가스의 유동에 의해 동작하며 스크래퍼(50)를 왕복 이동시키는 구동부(60)를 포함할 수 있다.
필터(40)는, 가스의 유동 방향에 대해 벤팅부(30)의 전방에 위치할 수 있다. 즉, 하우징(10) 내의 가스는 필터(40)를 통과하여 벤팅부(30)로 배출될 수 있다. 필터(40)는 벤팅 유로(31)에 배치될 수 있다. 필터(40)는 밴팅부(30)에 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
필터(40)의 구성은 한정되지 않는다. 일례로, 필터(40)는 다공성 메쉬(mesh), 다공성 멤브레인(membrane) 또는 그릴(grille) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
필터(40)는, 가스 중에 함유된 발화 가능한 입자나 스파크를 필터링할 수 있다. 따라서, 화염이 벤팅부(30)를 통해 배터리 팩(1)의 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
그런데, 전지 모듈(20)에서 장시간 가스가 발생할 경우, 필터(40)에 필터링되는 입자에 의해 필터(40)가 막힐 우려가 있다. 따라서, 이러한 우려를 방지하기 위해, 스크래퍼(50)는 필터(40)의 내측에 쌓인 이물질을 제거할 수 있다.
좀 더 상세히, 스크래퍼(50)는, 구동부(60)에 의해 왕복 이동하며, 필터(40)의 내측에 쌓이 이물질을 긁어내어 제거할 수 있다. 또한, 구동부(60)는 벤팅부(30)로 배출될 가스의 유동에 의해 동작할 수 있다. 즉, 스크래퍼(50)의 왕복 이동은, 추가적인 에너지의 투입 없이, 가스의 유동에 의해 이뤄질 수 있다.
구동부(60)는 스크래퍼(50)와 연결될 수 있다. 구동부(60)는 필터(40)의 길이 방향 또는 폭 방향에 대해 스크래퍼(50)를 왕복 이동시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 구동부(60)는, 스크래퍼(50)를 배터리 팩(1)의 전장 방향, 전폭 방향 또는 높이 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부 및 스크래퍼의 모식도이다.
구동부(60)는, 능동적으로 작동하는 대신, 가스의 유동에 의해 수동적으로 작동할 수 있다. 즉, 구동부(60)는 가스의 유동에 의해 스크래퍼(50)를 이동시킬 수 있다. 이로써, 별도의 에너지 소모 없이 스크래퍼(50)를 이동시킬 수 있다. 또한, 평상시에는 스크래퍼(50)가 움직이지 않고, 화재 등에 의해 전지 모듈(20)에서 가스가 발생하면 자동적으로 스크래퍼(50)가 왕복 이동할 수 있는 이점이 있다.
본 실시예의 경우, 스크래퍼(50)는 수평 방향으로 이동 할 수 있다. 좀 더 상세히, 스크래퍼(50)는 배터리 팩(1)의 전장 또는 전폭 방향으로 이동할 수 있다. 더욱 상세히, 스크래퍼(50)는 팬(61)의 회전축과 나란한 방향으로 이동할 수 있다.
구동부(60)는, 가스의 유동에 의해 회전하는 팬(fan)(61)과, 팬(61)의 회전력을 스크래퍼(50)의 이동력으로 전환시키는 전환 메커니즘(62)을 포함할 수 있다.
팬(61)은 벤팅 유로(31) 내에 배치될 수 있다. 팬(61)은 벤팅 유로(31) 내의 가스의 유동에 의해 회전하도록 배치될 수 있다.
전환 메커니즘(62)은 팬(61)과 스크래퍼(50)를 연결할 수 있다. 전환 메커니즘(62)은 팬(61)의 회전력을 스크래퍼(50)의 이동력으로 전환할 수 있다.
예를 들어, 전환 메커니즘(62)은 크랭크 기구일 수 있다. 좀 더 상세히, 전환 메커니즘(62)은, 팬(61)의 회전축과 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 로터(65)와, 로터(65)와 스크래퍼(50)를 연결하는 암(Arm)(66)을 포함할 수 있다. 전환 메커니즘(62)은, 팬(61)의 회전력을 로터(65)의 회전력으로 전달하는 기어부(63)(64)를 더 포함할 수 있다.
기어부(63)(64)는, 팬(61)과 연결되는 제1기어(63)와, 제1기어(63)와 치합되며 로터(65)와 연결되는 제2기어(64)를 포함할 수 있다. 제1기어(63) 및 제2기어(64)의 회전축은 서로 직교할 수 있다. 제1기어(63) 및 제2기어(64)는 베벨 기어일 수 있다.
제1기어(63)는 팬(61)과 함께 회전할 수 있고, 제2기어(64)는 로터(65)와 함께 회전할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 기어부(63)(64)가 추가적인 기어를 더 포함하도록 구성되는 것도 가능함은 물론이다.
로터(65)는 기어부(63)(64)를 통해 전달받은 팬(61)의 회전력에 의해 회전할 수 있다. 로터(65)의 구성은 제한되지 않는다. 일 예로, 로터(65)는 도 2에 도시된 바와 같이 원판 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 로터(65)는 캠(cam) 형상을 가질 수 있다.
암(66)의 일 단부는 로터(65)의 회전축을 기준으로 편심된 위치에 연결될 수 있다. 암(66)의 양 단부는 로터(65) 및 스크래퍼(50)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 암(66)의 일 단부는 로터(65)에 힌지 연결될 수 있고, 타 단부는 스크래퍼(50)에 힌지 연결될 수 있다.
이로써, 로터(65)의 회전에 따라 암(66)이 스크래퍼(50)를 밀거나 당길 수 있고, 스크래퍼(50)는 왕복 이동할 수 있다.
따라서, 가스의 유동이 발생하면 팬(61)이 회전하고 스크래퍼(50)가 왕복 이동하며 필터(40)의 내측에서 필터(40)에 쌓인 이물질들을 주기적으로 제거할 수 있다.
또한, 팬(61)의 회전수는 가스의 유속에 비례하므로, 전지 모듈(20)에서 발생하는 가스의 양이 증가할수록 스크래퍼(50)의 이동 속도가 빨라질 수 있다. 이로써, 전지 모듈(20)에서 발생하는 가스의 양이 증가하더라도 그에 대응하여 필터(40)가 완전히 막히는 것을 방지할 수 있다.
한편, 배터리 팩(1)은, 스크래퍼(50)의 이동을 가이드하는 가이드부(70)를 더 포함할 수 있다. 가이드부(70)는 스크래퍼(50)를 지지할 수 있다.
가이드부(70)는 하우징(10), 좀 더 상세히는 아우터 하우징(12)의 내면에 구비될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
가이드부(70)는, 스크래퍼(50)의 이동 방향 이외의 방향에 대해서는 스크래퍼(50)를 구속할 수 있다. 예를 들어, 구동부(60)가 스크래퍼(50)를 좌우 방향으로 이동시키는 경우, 가이드부(70)는 상하 방향 및 전후 방향에 대해 스크래퍼(50)를 구속할 수 있다.
이로써, 스크래퍼(50)의 이동이 신뢰성있게 가이드될 수 있고, 스크래퍼(50)가 필터(40)의 내측에서 왕복 이동하도록 지지될 수 있다.
한편, 필터(40)에는, 스크래퍼(50)의 이동 방향과 나란하게 연장된 장공(41)이 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 필터(40)에 형성된 장공(41)은 수평 방향, 즉 배터리 팩(1)의 전장 또는 전폭 방향으로 길게 형성될 수 있다.
따라서, 장공(41) 주변에 쌓이는 이물질들이 스크래퍼(50)에 의해 효과적으로 제거될 수 있다.
스크래퍼(50)는, 구동부(60)와 연결되는 연결부(51)와, 필터(40)를 향해 돌출된 클리닝부(52a)가 구비된 본체(52)를 포함할 수 있다.
연결부(51)는, 전환 매커니즘(62), 좀 더 상세히는 암(66)과 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 암(66)은 연결부(51)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
본체(52)는 스크래퍼(50)의 이동 방향과 수직한 방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 스크래퍼(50)는 수평 방향으로 이동하고, 본체(52)는 수직 방향으로 길게 형성될 수 있다. 본체(52)의 길이는 그 방향에 대해 필터(40)보다 길 수 있다. 따라서 본체(52)의 왕복 이동에 의해 필터(40)에 쌓인 이물질이 전체적으로 제거될 수 있다.
본체(52)에는 필터(40)를 향해 돌출된 클리닝 부재(52a)가 구비될 수 있다. 클리닝 부재(52a)는 필터(40)와 접촉하여 필터(40)에 쌓인 이물질 등을 긁어낼 수 있다. 클리닝 부재(52a)의 구성이나 재질은 한정되지 않는다. 예를 들어, 클리닝 부재(52a)는 브러쉬로 구성되거나, 강체로 구성될 수 있다.
스크래퍼(50)는, 연결부(51)와 본체(52)를 연결하는 연장부(53)를 더 포함할 수 있다. 연장부(53)는 본체(52)의 적어도 일 단부에 연결될 수 있다.
연장부(53)는 필터(40)와 비중첩되게 위치할 수 있다. 예를 들어, 연장부(53)는 필터(40)의 상측 및 하측과 중첩되는 한 쌍이 구비될 수 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 본체(52)의 길이는 그 방향에 대해 필터(40)보다 길게 형성되기 때문이다.
연장부(53)는 스크래퍼(50)의 이동 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 연장부(53)는 가이드부(70)와 접촉할 수 있다. 따라서, 가이드부(70)에 의해, 스크래퍼(50)의 이동 방향이 연장부(53)의 길이 방향으로 제한될 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 스크래퍼(50)가 연장부(53)를 포함하지 않고, 연결부(51)와 본체(52)가 직접 연결되는 것도 가능하다. 이 경우, 연결부(51)는 스크래퍼(50)의 이동 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있고 가이드부(70)와 접촉할 수 있다. 즉, 연결부(51)가 연장부(53)의 역할을 대신 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동부 및 스크래퍼의 모식도이다.
이하, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 원용하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 실시예의 경우, 스크래퍼(50')는 수직 방향으로 이동 할 수 있다. 좀 더 상세히, 스크래퍼(50')는 배터리 팩(1)의 높이 방향으로 이동할 수 있다. 더욱 상세히, 스크래퍼(50')는 팬(61)의 회전축 및 로터(65)의 회전축과 각각 수직한 방향으로 이동할 수 있다.
본 실시예에 따른 전환 메커니즘(62')은, 로터(65)와 스크래퍼(50')를 연결하는 암(Arm)(67)을 포함할 수 있다.
로터(65)에는 제1돌기(65a)가 돌출 형성될 수 있고, 스크래퍼(50')에는 제2돌기(51a)가 돌출 형성될 수 있다. 제1돌기(65a)는 로터(65)의 회전축을 기준으로 편심된 위치에 형성될 수 있다. 암(67)에는 제1돌기(65a)가 삽입되는 제1가이드 홈(67a)과, 제2돌기(51a)가 삽입되는 제2가이드 홈(67b)이 형성될 수 있다. 제1가이드 홈(67a) 및 제2가이드 홈(37b)은 암(67)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다.
제1가이드 홈(67a) 및 제2가이드 홈(37b)은 도 3에 도시된 바와 같이 관통 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 암(67)에 소정의 깊이로 형성되는 것도 가능하다.
이로써, 로터(65)의 회전에 따라 제1돌기(65a)는 제1가이드 홈(67a) 내에서 이동하고, 그와 연동되어, 제2돌기(51a)가 제2가이드 홈(67b) 내에서 이동하도록 스크래퍼(50')가 왕복 이동할 수 있다.
또한, 암(67)의 일 지점은 회전 가능하게 위치가 고정될 수 있다. 일례로, 상기 일 지점은 암(67)에서 제1가이드 홈(67a)과 제2가이드 홈(67b)의 사이에 위치할 수 있다. 다른 예로, 상기 일 지점은 제1가이드 홈(67a)과 인접한 암(67)의 일 단부일 수 있다.
따라서, 로터(65)의 회전에 따라, 암(67)은 상기 일 지점을 중심으로 각도가 가변될 수 있고, 제2가이드 홈(67b)과 인접한 암(67)의 타 단부는 상승과 하강을 반복할 수 있다. 즉, 스크래퍼(50')가 상하로 왕복 이동할 수 있다.
가이드부(70)는, 스크래퍼(50')의 이동 방향 이외의 방향에 대해서는 스크래퍼(50')를 구속할 수 있다. 예를 들어, 구동부(60)가 스크래퍼(50)를 상하 방향으로 이동시키는 경우, 가이드부(70)는 좌우 방향 및 전후 방향에 대해 스크래퍼(50)를 구속할 수 있다.
이로써, 스크래퍼(50)의 이동이 신뢰성있게 가이드될 수 있고, 스크래퍼(50)가 필터(40)의 내측에서 왕복 이동하도록 지지될 수 있다.
필터(40')에는, 스크래퍼(50')의 이동 방향과 나란하게 연장된 장공(41)이 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 필터(40')에 형성된 장공(41)은 수직 방향, 즉 배터리 팩(1)의 높이 방향으로 길게 형성될 수 있다.
한편, 스크래퍼(50)는, 구동부(60)와 연결되는 연결부(51')와, 필터(40)를 향해 돌출된 클리닝부(52a)가 구비된 본체(52')를 포함할 수 있다.
연결부(51)는, 전환 매커니즘(62'), 좀 더 상세히는 암(67)과 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 연결부(51')에는 제2돌기(51a)가 형성되고 상기 제2돌기(51a)는 암(67)의 제2가이드 홈(67b)에 삽입될 수 있다.
본체(52')는 스크래퍼(50')의 이동 방향과 수직한 방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 스크래퍼(50')는 수직 방향으로 이동하고, 본체(52')는 수평 방향으로 길게 형성될 수 있다. 본체(52')의 길이는 그 방향에 대해 필터(40')보다 길 수 있다. 따라서 본체(52')의 왕복 이동에 의해 필터(40')에 쌓인 이물질이 전체적으로 제거될 수 있다.
연결부(51')는 스크래퍼(50')의 이동 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 그리고, 연결부(51')는 가이드부(70)와 접촉할 수 있다. 따라서, 가이드부(70)에 의해, 스크래퍼(50')의 이동 방향이 연결부(51')의 길이 방향으로 제한될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
1: 배터리 팩 10: 하우징
11: 이너 하우징 12: 아우터 하우징
13: 격벽 14: 벤팅홀
20: 전지 모듈 30: 벤팅부
40: 필터 50: 스크래퍼
51: 연결부 52: 본체
52a: 클리닝 부재 53: 연장부
60: 구동부 61: 팬
62: 전환 메커니즘 65: 로터
66: 암 70: 가이드부

Claims (15)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에 수용되는 적어도 하나의 전지 모듈;
    상기 전지 모듈에서 발생한 가스가 배출되도록 상기 하우징에 구비되는 벤팅부;
    상기 가스의 유동 방향에 대해 상기 벤팅부의 전방에 배치되는 필터;
    상기 필터에 쌓인 이물질을 제거하는 스크래퍼; 및
    상기 가스의 유동에 의해 동작하며 상기 스크래퍼를 왕복 이동시키는 구동부를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 스크래퍼를 상기 배터리 팩의 전장 방향, 전폭 방향 또는 높이 방향으로 이동시키는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터에는, 상기 스크래퍼의 이동 방향과 나란하게 연장된 장공이 형성된 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 위치하며 상기 전지 모듈에서 발생한 가스를 상기 벤팅부로 안내하는 벤팅 유로를 더 포함하는 배터리 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 복수개의 전지 모듈을 수용하는 이너 하우징; 및
    상기 이너 하우징을 둘러싸며 상기 벤팅부가 구비된 아우터 하우징을 포함하고,
    상기 벤팅 유로는 상기 이너 하우징과 상기 아우터 하우징의 사이에 형성되는 배터리 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 가스의 유동에 의해 회전하는 팬(fan); 및
    상기 팬의 회전력을 상기 스크래퍼의 이동력으로 전환시키는 전환 메커니즘을 포함하는 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스크래퍼는 상기 팬의 회전축과 나란한 방향으로 이동하는 배터리 팩.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전환 매커니즘은,
    상기 팬의 회전축과 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 로터; 및
    상기 로터와 상기 스크래퍼를 연결하는 암을 포함하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전환 매커니즘은,
    상기 팬의 회전력을 상기 로터의 회전력으로 전달하는 기어부를 더 포함하는 배터리 팩.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 암의 일 단부는 상기 로터에서 상기 로터의 회전축과 편심된 위치에 회전 가능하게 연결되고,
    상기 암의 타 단부는 상기 스크래퍼에 회전 가능하게 연결되는 배터리 팩.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 로터에는, 상기 로터의 회전축과 편심된 위치에 제1돌기가 돌출 형성되고,
    상기 스크래퍼에는 제2돌기가 돌출 형성되며,
    상기 암에는,
    상기 제1돌기가 삽입되며 상기 암의 길이 방향으로 연장된 제1가이드홈; 및
    상기 제2돌기가 삽입되며 상기 암의 길이 방향으로 연장된 제2가이드홈이 형성되는 배터리 팩.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 스크래퍼는 상기 팬의 회전축 및 상기 로터의 회전축과 각각 수직한 방향으로 이동하는 배터리 팩.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크래퍼의 이동을 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스크래퍼는,
    상기 구동부와 연결되는 연결부;
    상기 필터를 향해 돌출된 클리닝 부재가 구비된 본체; 및
    상기 연결부와 상기 본체를 연결하고 상기 스크래퍼의 이동 방향과 나란하게 연장되며 상기 가이드부와 접촉하는 연장부를 포함하는 배터리 팩.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 스크래퍼는,
    상기 구동부와 연결되고 상기 스크래퍼의 이동 방향과 나란하게 연장되며 상기 가이드부와 접촉하는 연결부; 및
    상기 연결부와 연결되며 상기 필터를 향해 돌출된 클리닝 부재가 구비된 본체를 포함하는 배터리 팩.
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