WO2022149923A1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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WO2022149923A1
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battery
flame
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이상규
김지용
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack and a vehicle including the same, and more particularly, to a battery pack having a fire extinguishing function and a vehicle including the same.
  • Such a lithium secondary battery mainly uses a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.
  • a lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate to which the positive electrode active material and the negative electrode active material are applied, respectively, are disposed with a separator interposed therebetween, and a casing for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery consists of a positive electrode, a negative electrode, and a separator and an electrolyte interposed therebetween, and depending on which positive active material and negative active material are used, a lithium ion battery (LIB), a lithium polymer battery (Polymer Lithium Ion Battery) , PLIB), etc.
  • the electrodes of these lithium secondary batteries may be formed by coating a positive electrode or negative electrode active material on a current collector such as an aluminum or copper sheet, a mesh, a film, or a foil, and then drying it. .
  • lithium secondary batteries are currently in the spotlight due to their advantages such as high operating voltage and extremely high energy density. There is a problem that can cause fire.
  • a battery module provided with a plurality of battery cells; a case in which the battery module is accommodated and provided with an upper cover; and a fire extinguishing material provided on the upper cover of the case so as to fall when a flame occurs.
  • the upper cover may include a lower plate having at least one hole formed therein; a deformable layer positioned above the lower plate and deformed by a flame; and an upper plate coupled to the lower plate so as to cover the extinguishing material, wherein the extinguishing material may be disposed on the deformable layer.
  • the deformable layer may be made of vinyl or plastic, which is a material that melts in a flame.
  • the extinguishing material may include extinguishing liquid or extinguishing powder.
  • the extinguishing material may include Novec (Novec).
  • fixing portions may be formed at both ends of the deformable layer, and stoppers contacting the fixing portions may be formed on the upper plate or the lower plate.
  • the fixing part may be formed to protrude upward by being provided to have a thickness greater than that of the deformable layer.
  • the stopper may be formed at both ends of the lower plate, and at least a portion of the stopper may be provided to be caught by the fixing unit.
  • the stopper may include a first portion extending upwardly from an end of the lower plate; a second portion extending vertically from the first portion; and a third portion extending vertically from the second portion, wherein the third portion may be provided to be caught by the fixing portion.
  • a vehicle including the above-described battery pack may be provided.
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an upper cover in the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of an upper cover in the battery pack according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a deformable layer in which a fixing part is formed in the battery pack according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a lower plate in which a stopper is formed in the battery pack according to the second embodiment of the present invention.
  • each component or a specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. Accordingly, the size of each component does not fully reflect the actual size. If it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such description will be omitted.
  • the term 'coupled' or 'connected' refers to a case in which one member and another member are directly coupled or directly connected, as well as when one member is indirectly coupled to another member through a joint member, or indirectly. Including cases connected to
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a battery pack according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an upper cover of the battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • a battery pack 10 according to an embodiment of the present invention includes a battery module 100 , a case 200 , and an extinguishing material 300 .
  • the battery module 100 is provided with a plurality of battery cells (not shown).
  • the battery cells may be provided in various types, for example, cylindrical, prismatic, and pouch types. Hereinafter, for convenience of description, a case in which the battery cells are of the pouch type will be mainly described.
  • the plurality of battery cells may be stacked on each other in various forms.
  • a battery cell is accommodated in a cartridge assembly (not shown), and a plurality of cartridge assemblies may be stacked on each other.
  • the stacking method of the plurality of battery cells is not limited thereto and may vary.
  • the cartridge assembly accommodating the battery cell may be manufactured by injection molding of plastic.
  • the cartridge assembly may be provided with a connector element or a terminal element.
  • the connector element may include, for example, various types of electrical connection parts or connection members for connection to a battery management system (BMS, not shown) that can provide data on voltage or temperature of a battery cell.
  • BMS battery management system
  • the terminal element includes a positive terminal and a negative terminal as a main terminal connected to the battery cell, and the terminal element is provided with a terminal bolt to be electrically connected to the outside.
  • the battery cell may have various shapes.
  • the battery cell is provided with an electrode lead (not shown), and the electrode lead provided in the battery cell is exposed to the outside and a conductive material may be used as a kind of terminal connected to an external device.
  • the electrode lead may include a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may be disposed in opposite directions with respect to the longitudinal direction of the battery cell, or the positive electrode lead and the negative electrode lead may be disposed in the same direction with respect to the longitudinal direction of the battery cell.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may be made of various materials, for example, the positive electrode lead may be made of an aluminum material, and the negative electrode lead may be made of a copper material.
  • the electrode lead may be electrically coupled to a bus bar (not shown).
  • a battery cell is a unit cell arranged in the order of positive plate-separator-negative plate or bi-cell arranged in the order of positive plate-separator-negative plate-separator-positive plate-separator-negative plate to match the battery capacity. It may have a structure in which a plurality of layers are stacked.
  • the battery module 100 is accommodated in the case 200 .
  • the case 200 may be provided in various ways, and for example, referring to FIG. 1 , the lower cover 220 into which the battery module 100 is introduced, and the lower cover 220 are coupled to the battery module 100 . It may include an upper cover 210 to close.
  • the upper cover 210 includes a lower plate 211 , a deformable layer 217 , and an upper plate 219 .
  • the lower plate 211 is provided with plates of various shapes, and at least one hole 212 is formed in the lower plate 211 . Then, when the flame is generated and the deformable layer 217 to be described later melts, the extinguishing material 300 falls through the hole 212 of the lower plate 211 .
  • the lower plate 211 may be made of various materials, for example, may be made of a metal material such as steel to maintain the shape of the hole 212 even in a flame.
  • the material of the lower plate 211 is not limited thereto.
  • the deformation layer 217 is located on the upper side of the lower plate 211 and is provided to be deformed by the flame.
  • the deformation by the flame may be various, for example, the shape may be deformed by melting by the flame.
  • the deformable layer 217 may be made of vinyl or plastic, which is a material that melts in a flame.
  • the deformation layer 217 is vinyl will be mainly described.
  • the flame melts the plastic deformation layer 217 through the hole 212 of the lower plate 211 . Then, when the flame is generated and the deformation layer 217 is all melted, the hole 212 of the lower plate 211 blocked by the deformation layer 217 is completely opened, so the extinguishing material ( 300 is dropped through the hole 212 of the lower plate 211 to remove the flame.
  • the upper plate 219 is coupled to the lower plate 211 to cover the extinguishing material 300 . That is, the extinguishing material 300 is disposed in a closed space between the upper plate 219 and the lower plate 211 .
  • the deformable layer 217 made of a vinyl material is located on the upper side of the lower plate 211 , the extinguishing material 300 is disposed on the deformable layer 217 made of a vinyl material.
  • the extinguishing material 300 is provided on the upper cover 210 of the case 200 .
  • the extinguishing material 300 is disposed in a closed space between the upper plate 219 and the lower plate 211 of the upper cover 210 , and is a battery cell or battery module 100 in the battery pack 10 . ), drop to the point where the flame occurred and remove the flame.
  • the extinguishing material 300 may include extinguishing liquid or extinguishing powder. That is, the extinguishing material 300 can be either a liquid or a powder in the form of a powder if extinguishing is possible.
  • the extinguishing material 300 may be configured to include Novec.
  • the extinguishing material 300 is not limited thereto, and various liquid or powder-type substances may be included as long as the extinguishing action is possible.
  • the case 200 of the battery pack 10 includes an upper cover 210 , and the upper cover 210 includes a lower plate 211 , a deformable layer 217 , and an upper plate 219 .
  • a hole 212 is formed in the lower plate 211 , and the deformation layer 217 is made of vinyl that is deformed by flame and is placed on the lower plate 211 , and the upper plate 219 is on the lower plate 211 . Combined to form a closed space.
  • the extinguishing material 300 includes extinguishing liquid or extinguishing powder, and is located on the deformable layer 217 in a closed space between the upper plate 219 and the lower plate 211 .
  • the extinguishing material 300 falls through the hole 212 of the lower plate 211 to the point where there is a flame by gravity to perform an extinguishing action.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the upper cover 210 in the battery pack 10 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is the fixing part 218 in the battery pack 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the lower plate 211 in which the stopper 213 is formed in the battery pack 10 according to the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the fixing part 218 is formed on the deformable layer 217 and the stopper 213 is formed on the lower plate 211 . There is a difference.
  • the deformation layer 217 does not go down through the hole 212 of the lower plate 211 .
  • the size of the hole 212 formed in the lower plate 211 is larger than a preset range, a portion of the deformable layer 217 may be damaged due to the weight of the extinguishing liquid or extinguishing powder placed on the deformable layer 217. It goes down to the hole 212 formed in the 211).
  • the fixing part 218 is formed on the deformable layer 217
  • the stopper 213 is formed on the lower plate 211 .
  • fixing portions 218 are formed at both ends of the deformable layer 217 .
  • the fixing part 218 may be made of the same material as the deformable layer 217 or may be made of a different material.
  • the fixing part 218 is made of plastic and can be fixedly coupled to the vinyl.
  • the fixing part 218 is provided to have a thickness greater than that of the deformable layer 217 and is formed to protrude upward than the deformable layer 217 . That is, the thickness in the height direction of the fixing part 218 is thicker than the thickness in the height direction of the deformable layer 217 .
  • a stopper 213 is formed on the lower plate 211 .
  • the stopper 213 may be formed on the upper plate 219 or the lower plate 211 , but hereinafter, for convenience of description, a case in which the stopper 213 is formed on the lower plate 211 will be mainly described.
  • the stoppers 213 are formed at both ends of the lower plate 211 and are in contact with the fixing part 218 as shown in FIG. 3 . That is, at least a portion of the stopper 213 is provided to be caught by the fixing part 218 .
  • the stopper 213 may include a first portion 214 , a second portion 215 , and a third portion 216 .
  • the first portion 214 extends upwardly from the end of the lower plate 211 .
  • the second portion 215 extends from the first portion 214 at a preset angle, for example, vertically.
  • the third portion 216 extends from the second portion 215 at a preset angle, for example, vertically.
  • the third part 216 side is opened by the first part 214 , the second part 215 , and the third part 216 of the stopper 213 .
  • a space is formed, and referring to FIG. 3 , the fixing parts 218 formed at both ends of the deformable layer 217 are configured to be inserted into the space.
  • the third part 216 is caught by the fixing part 218 , and even if extinguishing liquid or extinguishing powder is placed on the deformable layer 217 , a part of the deformable layer 217 is attached to the lower plate 211 . It is prevented from descending into the formed hole 212 .
  • a vehicle (not shown) according to an embodiment of the present invention may include the aforementioned battery pack 10 .
  • the battery pack 10 may be used in various machines or devices that use electricity, and for example, may be disposed on an electric vehicle, in particular, an underfloor of an electric vehicle.
  • the electric vehicle may include not only an electric vehicle driven purely by electricity but also a hybrid vehicle that uses other energy and electric energy together.
  • the present invention relates to a battery pack and a vehicle including the same, and in particular, can be used in industries related to secondary batteries.

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Abstract

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈이 수납되며, 상부 커버가 구비된 케이스; 및 화염시 낙하할 수 있도록 상기 케이스의 상기 상부 커버에 구비된 소화물질을 포함한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
본 출원은 2021년 01월 08일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2021-0002876호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소화 기능이 구비된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성될 수 있다.
최근에는 친환경을 위해 이차 전지가 사용되는 전기 차량의 보급이 확산되고 있고 중국 등의 국가에서는 이차 전지의 열폭주로 인한 열확산에 관한 강제 규격을 공표하였다.
이에 대해 리튬 이차 전지는 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 높다는 등의 장점으로 인해 현재 각광을 받고 있지만, 유기 전해액을 사용하기 때문에 리튬 이차 전지가 과충전되면 과전류 및 과열을 유발하여 심한 경우 폭발이나 발화에 의한 화재의 원인이 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 배터리 팩에 화염 발생시 화염의 전파가 지연되거나 소화에 의해 열확산을 방지할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈이 수납되며, 상부 커버가 구비된 케이스; 및 화염 발생시 낙하할 수 있도록 상기 케이스의 상기 상부 커버에 구비된 소화물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
또한, 상기 상부 커버는, 적어도 하나의 구멍이 형성된 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트의 상측에 위치하며 화염에 의해 변형되는 변형레이어; 및 상기 소화물질을 덮도록 상기 하부 플레이트에 결합된 상부 플레이트 포함하며, 상기 소화물질은 상기 변형레이어에 배치될 수 있다.
그리고, 화염 발생시 상기 소화물질이 상기 하부 플레이트의 상기 구멍을 통해 낙하할 수 있도록, 상기 변형레이어는 화염에 녹는 재질인 비닐 또는 플라스틱으로 제작될 수 있다.
또한, 상기 소화물질은 소화액 또는 소화가루를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 소화물질은 노벡(Novec)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 변형레이어의 양측 단부에는 고정부가 형성되고, 상기 상부 플레이트 또는 하부 플레이트에는 상기 고정부에 접촉되는 스토퍼가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 고정부는 변형레이어보다 두꺼운 두께를 가지도록 마련되어 상측으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는 하부 플레이트의 양측 단부에 형성되며, 상기 스토퍼의 적어도 일부분이 상기 고정부에 걸리도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 스토퍼는 상기 하부 플레이트의 단부로부터 상측으로 연장되는 제1 부분; 상기 제1 부분으로부터 수직으로 연장되는 제2 부분; 및 상기 제2 부분으로부터 수직으로 연장되는 제3 부분을 포함하며, 상기 제3 부분이 상기 고정부에 걸리도록 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 케이스의 상부 커버에 구비되어 화염시 낙하가능하도록 마련된 소화물질에 의해 배터리 팩에 화염 발생시 화염의 전파가 지연되거나 소화에 의해 열확산을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 커버의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 커버의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에서 고정부가 형성된 변형레이어의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩에서 스토퍼가 형성된 하부 플레이트의 개략적인 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 커버의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100)과, 케이스(200)와, 소화물질(300)을 포함한다.
배터리 모듈(100)에는 복수의 배터리 셀(미도시)이 구비된다. 배터리 셀은 다양한 종류, 예를 들어, 원통형, 각형, 파우치형으로 마련될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 배터리 셀이 파우치형인 경우를 중심으로 설명한다.
복수의 배터리 셀은 다양한 형태로 서로 적층될 수 있다. 예를 들어, 카트리지 조립체(미도시)에 배터리 셀이 수납되며 복수의 카트리지 조립체들이 서로 적층될 수 있다. 다만, 복수의 배터리 셀의 적층 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
그리고, 배터리 셀을 수납하는 카트리지 조립체는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있다. 카트리지 조립체에는 커넥터 요소 또는 단자 요소가 구비될 수 있다. 커넥터 요소는, 예를 들어, 배터리 셀의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다.
그리고, 단자 요소는 배터리 셀에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함하며, 단자 요소는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 셀은 다양한 형상을 가질 수 있다.
배터리 셀은 전극 리드(미도시)가 구비되며, 배터리 셀에 구비되는 전극 리드는 외부로 노출되어 외부 기기에 연결되는 일종의 단자로서 전도성 재질이 사용될 수 있다.
전극 리드는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드를 포함할 수 있다. 양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 반대 방향에 배치될 수도 있고, 또는 양극 전극 리드와 음극 전극 리드가 배터리 셀의 길이 방향에 대해 서로 동일한 방향에 위치될 수도 있다.
양극 전극 리드와 음극 전극 리드는 다양한 재질로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 양극 전극 리드는 알루미늄 재질로 제작되고, 음극 전극 리드는 구리 재질로 제작될 수 있다.
전극 리드는 버스바(미도시)에 전기적으로 결합될 수 있다. 배터리 셀은 양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열되는 단위 셀(Unit Cell) 또는 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터-양극판-세퍼레이터-음극판의 순서로 배열된 바이 셀(Bi-Cell)을 전지 용량에 맞게 복수개 적층시킨 구조를 가질 수 있다.
케이스(200)에는 배터리 모듈(100)이 수납된다. 케이스(200)는 다양하게 마련될 수 있으며, 예를 들어 도 1을 참조하면, 배터리 모듈(100)이 인입되는 하부 커버(220)와, 하부 커버(220)에 결합되어 배터리 모듈(100)을 폐쇄하는 상부 커버(210)를 포함할 수 있다.
상부 커버(210)는 하부 플레이트(211)와, 변형레이어(217)와, 상부 플레이트(219)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 하부 플레이트(211)는 다양한 형상의 플레이트로 마련되며, 하부 플레이트(211)에는 적어도 하나의 구멍(212)이 형성된다. 그리고, 화염이 발생되어 후술하는 변형레이어(217)가 녹으면 하부 플레이트(211)의 구멍(212)을 통해 소화물질(300)이 낙하한다.
하부 플레이트(211)는 다양한 재질로 제작될 수 있으며, 예를 들어 화염에서도 구멍(212)의 형상을 유지할 수 있도록 스틸과 같은 금속 재질로 제작될 수 있다. 다만, 하부 플레이트(211)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
변형레이어(217)는 하부 플레이트(211)의 상측에 위치하며 화염에 의해 변형되도록 마련된다. 화염에 의한 변형은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 화염에 의해 녹아서 형태가 변형될 수 있다.
그리고, 변형레이어(217)는 화염에 녹는 재질인 비닐 또는 플라스틱으로 제작될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 변형레이어(217)가 비닐인 경우를 중심으로 설명한다.
배터리 팩(10) 내부의 배터리 모듈(100) 등에서 발화가 시작된 경우 화염이 하부 플레이트(211)의 구멍(212)을 통해 비닐 재질의 변형레이어(217)를 녹인다. 그리고, 화염이 발생되어 변형레이어(217)가 모두 녹으면 변형레이어(217)에 의해 막혀 있던 하부 플레이트(211)의 구멍(212)이 완전히 개방되므로, 변형레이어(217)상에 위치한 소화물질(300)이 하부 플레이트(211)의 구멍(212)을 통해 낙하하여 화염을 제거한다.
상부 플레이트(219)는 소화물질(300)을 덮도록 하부 플레이트(211)에 결합된다. 즉, 소화물질(300)은 상부 플레이트(219)와 하부 플레이트(211) 사이의 폐쇄된 공간에 배치된다. 여기서, 하부 플레이트(211)의 상측에 비닐 재질의 변형레이어(217)가 위치하므로, 소화물질(300)은 비닐 재질의 변형레이어(217) 위에 배치된다.
소화물질(300)은 케이스(200)의 상부 커버(210)에 구비된다. 예를 들어, 소화물질(300)은 상부 커버(210)의 상부 플레이트(219)와 하부 플레이트(211) 사이의 폐쇄된 공간에 배치되며, 배터리 팩(10) 내에서 배터리 셀이나 배터리 모듈(100)에 화염이 발생된 경우 화염이 발생된 지점으로 낙하하여 화염을 제거한다.
여기서, 소화물질(300)은 소화액 또는 소화가루를 포함할 수 있다. 즉, 소화물질(300)은 소화가 가능하다면 액체 또는 분말 형태의 가루 모두 가능하다. 예를 들어, 소화물질(300)은 노벡(Novec)을 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 소화물질(300)이 이에 한정되는 것은 아니며, 소화 작용이 가능하다면 다양한 액체 또는 가루 형태의 물질이 포함될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
배터리 팩(10)의 케이스(200)는 상부 커버(210)를 포함하며, 상부 커버(210)는 하부 플레이트(211)와, 변형레이어(217)와, 상부 플레이트(219)를 포함한다. 하부 플레이트(211)에는 구멍(212)이 형성되어 있고, 변형레이어(217)는 화염에 변형되는 비닐 등으로 제작되어 하부 플레이트(211) 위에 놓여져 있으며 상부 플레이트(219)는 하부 플레이트(211)에 결합되어 폐쇄된 공간을 형성한다.
소화물질(300)은 소화액 또는 소화가루를 포함하며, 상부 플레이트(219)와 하부 플레이트(211) 사이의 폐쇄된 공간에서 변형레이어(217) 위에 위치한다.
그리고, 배터리 팩(10) 내부에서 발화가 시작되어 화염이 발생된 경우 화염의 열기에 의해 변형레이어(217)인 비닐이 녹게 되며, 이에 의해 변형레이어(217)에 의해 막혀 있던 하부 플레이트(211)의 구멍(212)이 완전히 개방된다.
이때, 소화물질(300)이 하부 플레이트(211)의 구멍(212)을 통해 화염이 있는 지점으로 중력에 의해 낙하하여 소화 작용을 하게 된다.
이에 의해, 배터리 팩(10)에 화염 발생시 화염의 전파가 지연되거나 소화에 의해 열확산을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서 상부 커버(210)의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서 고정부(218)가 형성된 변형레이어(217)의 개략적인 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서 스토퍼(213)가 형성된 하부 플레이트(211)의 개략적인 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩(10)에서 설명한 부분과 공통되는 설명은 전술한 설명으로 대체한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제2 실시예는 변형레이어(217)에 고정부(218)가 형성되고, 하부 플레이트(211)에 스토퍼(213)가 형성되어 있다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있다.
하부 플레이트(211)에 형성된 구멍(212)의 크기가 작다면, 비닐 재질의 변형레이어(217)가 하부 플레이트(211) 위에 놓여져 있고 변형레이어(217) 위에 소화액이나 소화가루가 올려져 있더라도 변형레이어(217)가 하부 플레이트(211)의 구멍(212)을 통해 내려가지 않는다.
하지만, 하부 플레이트(211)에 형성된 구멍(212)의 크기가 미리 설정된 범위 보다 크게 형성된다면, 변형레이어(217) 위에 올려진 소화액이나 소화가루의 무게때문에 변형레이어(217)의 일부분이 하부 플레이트(211)에 형성된 구멍(212)으로 내려가게 된다.
이를 방지하기 위해, 변형레이어(217)의 양측에서 변형레이어(217)를 잡아당길 수 있는 구조가 필요하다. 이를 위해, 제2 실시예는 변형레이어(217)에 고정부(218)가 형성되고, 하부 플레이트(211)에 스토퍼(213)가 형성된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 변형레이어(217)의 양측 단부에는 고정부(218)가 형성된다. 여기서, 고정부(218)는 변형레이어(217)와 동일 재질일 수도 있고, 또는 다른 재질일 수도 있다. 예를 들어, 변형레이어(217)가 비닐로 제작된 경우 고정부(218)는 플라스틱으로 제작되어 비닐에 고정 결합될 수 있다.
그리고, 고정부(218)는 변형레이어(217)보다 두꺼운 두께를 가지도록 마련되어 변형레이어(217)보다 상측으로 돌출되도록 형성된다. 즉, 변형레이어(217)의 높이 방향의 두께보다 고정부(218)의 높이 방향의 두께가 더 두껍다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 하부 플레이트(211)에는 스토퍼(213)가 형성된다. 여기서, 스토퍼(213)는 상부 플레이트(219) 또는 하부 플레이트(211)에 형성될 수 있지만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 스토퍼(213)가 하부 플레이트(211)에 형성된 경우를 중심으로 설명한다.
스토퍼(213)는 하부 플레이트(211)의 양측 단부에 형성되며, 도 3에서와 같이 고정부(218)에 접촉된다. 즉, 스토퍼(213)의 적어도 일부분이 고정부(218)에 걸리도록 마련된다.
예를 들어, 스토퍼(213)는 제1 부분(214)과, 제2 부분(215)과, 제3 부분(216)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 부분(214)은 하부 플레이트(211)의 단부로부터 상측으로 연장된다. 그리고, 제2 부분(215)은 제1 부분(214)으로부터 미리 설정된 각도로, 예를 들어 수직으로 연장된다. 그리고, 제3 부분(216)은 제2 부분(215)으로부터 미리 설정된 각도로, 예를 들어 수직으로 연장된다.
여기서, 도 5를 참조하면, 스토퍼(213)의 제1 부분(214)과, 제2 부분(215)과, 제3 부분(216)에 의해 제3 부분(216)측이 개방되어 있는 소정의 공간이 형성되며, 도 3을 참조하면, 변형레이어(217)의 양측 단부에 형성된 고정부(218)가 상기 공간에 삽입되도록 구성된다.
그리고, 이에 의해, 제3 부분(216)이 고정부(218)에 걸리게 되며, 변형레이어(217)의 위에 소화액이나 소화가루가 놓여지더라도 변형레이어(217)의 일부분이 하부 플레이트(211)에 형성된 구멍(212)으로 내려가는 것이 방지된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 팩(10)은 전기를 사용하는 다양한 기계 또는 장치 등에 사용될 수 있으며, 예를 들어 전기 자동차, 특히, 전기 자동차의 언더 플로어(Under Floor)에 배치될 수 있다. 여기서, 전기 자동차는 순수하게 전기로만 구동되는 전기 자동차뿐만 아니라 다른 에너지와 전기 에너지를 함께 사용하는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 특히, 이차전지와 관련된 산업에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈이 수납되며, 상부 커버가 구비된 케이스; 및
    화염 발생시 낙하할 수 있도록 상기 케이스의 상기 상부 커버에 구비된 소화물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커버는,
    적어도 하나의 구멍이 형성된 하부 플레이트;
    상기 하부 플레이트의 상측에 위치하며 화염에 의해 변형되는 변형레이어; 및
    상기 소화물질을 덮도록 상기 하부 플레이트에 결합된 상부 플레이트 포함하며,
    상기 소화물질은 상기 변형레이어에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    화염 발생시 상기 소화물질이 상기 하부 플레이트의 상기 구멍을 통해 낙하할 수 있도록, 상기 변형레이어는 화염에 녹는 재질인 비닐 또는 플라스틱으로 제작된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소화물질은 소화액 또는 소화가루를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소화물질은 노벡(Novec)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 변형레이어의 양측 단부에는 고정부가 형성되고,
    상기 상부 플레이트 또는 하부 플레이트에는 상기 고정부에 접촉되는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정부는 변형레이어보다 두꺼운 두께를 가지도록 마련되어 상측으로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스토퍼는 하부 플레이트의 양측 단부에 형성되며,
    상기 스토퍼의 적어도 일부분이 상기 고정부에 걸리도록 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 하부 플레이트의 단부로부터 상측으로 연장되는 제1 부분;
    상기 제1 부분으로부터 수직으로 연장되는 제2 부분; 및
    상기 제2 부분으로부터 수직으로 연장되는 제3 부분을 포함하며,
    상기 제3 부분이 상기 고정부에 걸리도록 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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