WO2023234734A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2023234734A1
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양창현
전보라
김대길
이형석
신주환
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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. More specifically, the battery pack of the present invention accommodates a plurality of cell stacks containing one or more battery cells, separates each cell stack, and uses an auxiliary partition wall including a gas flow path to remove the high temperature generated internally. It has the characteristic of being able to release gas to the outside.
  • Types of secondary batteries include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries.
  • the operating voltage of these unit secondary battery cells is approximately 2.5V to 4.2V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack is formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, a battery pack may be constructed by connecting multiple battery cells in parallel depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack can be set in various ways depending on the required output voltage or charge/discharge capacity.
  • a cell stack composed of a plurality of battery cells is first constructed, and other components are added using the plurality of cell stacks to form a battery pack. This method of configuring is common.
  • a cell stack refers to a component in which multiple secondary batteries are connected in series or parallel
  • a battery pack refers to a component in which multiple cell stacks are connected in series or parallel to increase capacity and output.
  • Figure 1(a) shows an exploded perspective view of a typical cell stack mounted on a battery pack.
  • a bus bar frame and an end plate are respectively coupled to the front and back sides of a cell stack composed of a plurality of battery cells stacked.
  • the cell stack may be protected by being surrounded by a U-shaped module frame, etc., as shown in FIG. 1(b).
  • a battery pack it is important for a battery pack to easily release high-temperature gases generated from each cell stack. If the high-temperature gas generated during the charging and discharging process is not effectively removed, heat accumulation progresses and deterioration of the cell stack is accelerated, and in some cases, ignition or explosion may occur. In addition, the heat of the gas may be transferred to other normally operating cell stacks, causing the entire battery cells contained within the battery pack to deteriorate or explode.
  • the present invention was created to solve the above problems, and when deterioration occurs in any one of a plurality of cell stacks and high temperature gas is released, the gas can be quickly discharged to the outside.
  • the purpose is to provide a battery pack.
  • the present invention provides a battery pack that can prevent the heat of the gas from being transferred to other neighboring cell stacks when deterioration occurs in any one of a plurality of cell stacks and high temperature gas is released.
  • the purpose is to provide
  • a battery pack accommodating a cell stack containing one or more battery cells includes a pack case that provides a space in which the cell stack is placed, and the pack case supports a lower portion of the cell stack.
  • base plate a main partition extending across the base plate and coupled to the center of the base plate; a side wall that is hollow and includes a gas discharge passage therein, and is joined along an edge of the base plate; and a plurality of auxiliary partitions, the front end of which is coupled to the main partition and the rear end of the partition wall being coupled to the side walls.
  • auxiliary partition wall is composed of a first partition member including a pair of ribs on one side extending along the longitudinal direction of the auxiliary partition wall, and a second partition member coupled to the first partition member,
  • a battery pack is provided, wherein at least one of the first and second partition members includes a first hole penetrating between ribs included in the first partition member.
  • the auxiliary partition walls may be arranged on both sides of the main partition wall to be spaced apart at a predetermined distance along the longitudinal direction of the main partition wall.
  • the pair of ribs may be formed to be spaced apart from each other at a predetermined distance above and below.
  • the second partition member may be coupled to the first partition member in a direction facing the rib of the first partition member.
  • the auxiliary partition wall may include a plurality of first holes on one side.
  • the back of the first partition member may be penetrated so that the space between the pair of ribs is opened toward the rear end of the first partition member.
  • the rear end of the auxiliary partition wall may be inserted into the side wall so that the opening part communicates with the gas discharge path.
  • the auxiliary partition includes a gas flow path formed by upper and lower surfaces being closed by the pair of ribs and both sides being closed by a first partition member and a second partition member, and the gas flow path is formed through the first hole and the opening. Each can be opened to the outside through wealth.
  • the second partition member includes a pair of ribs extending along the longitudinal direction on one side, and the auxiliary partition wall is located between the ribs included in the second partition member on the other side opposite to the one side where the first hole is formed. It may include a second hole penetrating.
  • the ribs of the second partition member may be formed so as not to overlap the ribs formed on the first partition member.
  • the rib of the second partition member may be formed to be located on an upper part of a pair of ribs formed on the first partition member, and the first hole and the second hole may be formed at the lower and upper parts, respectively, on both sides of the auxiliary partition wall. there is.
  • the rear surfaces of the first and second partition members may be penetrated so that the space between the pair of ribs is opened toward the rear end of each partition member.
  • the rear end of the auxiliary partition may be inserted into the side wall so that the upper and lower openings communicate with the gas discharge path.
  • the auxiliary partition wall may include a plurality of first holes and a plurality of second holes on both sides.
  • the auxiliary partition wall is formed by having upper and lower surfaces closed by a pair of ribs formed on the second partition member and both sides closed by a first partition member and a second partition member, an upper gas flow path located at the upper portion, and the second partition member. 1.
  • the upper and lower surfaces are closed by a pair of ribs formed on a partition member, and the two sides are closed by a first partition member and a second partition member, and includes a lower gas flow path located at the lower part, wherein the upper gas flow path and the lower gas flow path are formed. Flow paths may not communicate with each other within the auxiliary partition wall.
  • the present invention it is possible to prevent the battery pack from igniting or exploding even if deterioration occurs in the cell stack accommodated in the battery pack and high-temperature gas is generated.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of a conventional cell stack.
  • Figure 2 is a perspective view of the pack case of the present invention.
  • Figure 3 shows an auxiliary partition combined with a base plate.
  • Figure 4 is a front perspective view of an auxiliary partition included in the battery pack according to the first embodiment.
  • Figure 5 is a rear perspective view of the auxiliary bulkhead of Figure 4.
  • Figure 6 is an exploded perspective view of the auxiliary partition of Figure 4.
  • Figure 7 is a plan view of the pack case of the battery pack according to the first embodiment.
  • Figure 8 shows the first partition member of the auxiliary partition included in the battery pack according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view of an auxiliary partition including the first partition member of FIG. 8.
  • Figure 10 is a front view of an auxiliary partition included in the battery pack according to the third embodiment.
  • Figure 11 is a rear perspective view of the auxiliary bulkhead of Figure 10.
  • Figure 12 is an exploded perspective view of the auxiliary partition of Figure 10.
  • FIG. 13 is a side view of the second partition member included in the auxiliary partition of FIG. 12.
  • Fig. 14 is a perspective view of the second partition member of Fig. 13;
  • FIG. 15 is a side view of the first partition member included in the auxiliary partition of FIG. 12.
  • Figure 16 is a perspective view of the first partition member of Figure 15.
  • Figure 17 is a perspective view of a pack case included in the battery pack according to the third embodiment.
  • the present invention relates to a battery pack having a structure that separates a space in which a plurality of cell stacks are accommodated, and at the same time, can quickly discharge the gas to the outside even if high temperature gas is generated in any one cell stack.
  • the cell stack may be in the form of one or more battery cells stacked as shown in FIG. 1(a), or may be in the form of a battery module surrounded by a module frame as shown in FIG. 1(b). You can.
  • the battery pack of the present invention includes a pack case 1000 that provides a space in which the cell stack is placed.
  • Figure 2 shows a perspective view of the pack case 1000 of the present invention.
  • the pack case 1000 includes a base plate 100, a main partition wall 200, a side wall 300, and an auxiliary partition wall 400. Additionally, the battery pack of the present invention may further include an upper cover (not shown) in addition to the pack case 1000 described above. The upper cover may be combined with the pack case 1000 to form a housing that accommodates a plurality of cell stacks.
  • the base plate 100 is located at the bottom of the battery pack, on which the cell stack is seated, and supports the bottom of the cell stack.
  • the main partition 200 extends across the base plate 100 and is coupled to the center of the base plate 100.
  • the main partition wall 200 largely divides the space inside the pack case 1000 into two places so that the cell stacks on both sides are symmetrical to each other with respect to the main partition wall 200 and are seated on the base plate 100. That is, the cell stacks located on one side of the main partition wall 200 and the cell stacks located on the other side of the main partition wall 200 are separated by the main partition wall 200.
  • each cell stack is placed with its included end plate facing the main partition 200 and seated on the base plate 100.
  • the side wall 300 has a hollow shape and is joined along the edge of the base plate 100.
  • the side wall 300 supports the side of the cell stack mounted on the base plate 100 and serves to protect it from the outside.
  • the side wall 300 having the hollow structure includes a gas discharge path 331 through which gas can move.
  • the side wall 300 is composed of a front frame 310, a rear frame 320, and a pair of side frames 330, as shown in FIG. 2.
  • the front frame 310 and the rear frame 320 support one side of the outermost cell stack, and the side frames 330 support the rear of the seated cell stack.
  • the gas discharge path 331 is preferably included in the side frame 330. Additionally, a gas discharge passage 331 may be formed in a portion of the front frame 310 or the rear frame 320 to communicate with the gas discharge passage 331 of the side frame 330.
  • the side wall 300 may further include a gas outlet 321 penetrating the gas outlet path 331 formed in the side wall 300 to be open to the outside.
  • the auxiliary partition wall 400 is coupled to the base plate 100 to re-divide the accommodation space P partitioned by the main partition wall 200.
  • Figure 3 shows the auxiliary partition wall 400 combined with the base plate 100.
  • the auxiliary partition wall 400 formed by combining the first partition member 411 and the second partition member 412 has both ends connected to the main partition wall 200 and the side wall 300, respectively, as shown in FIG. 3. are combined.
  • the auxiliary partition walls 400 are arranged on both sides of the main partition wall 200 to be spaced apart at a certain distance along the longitudinal direction of the main partition wall 200 .
  • the cell stacks are each accommodated in the receiving space P defined by the main partition 200 and a pair of adjacent auxiliary partition walls 400.
  • the auxiliary partition wall 400 of the present invention is a combination of a pair of partition members, and accommodates the gas flow path 420 and the gas flow path 420 formed due to the rib (L) structure formed on the coupling surface of the partition member. It is characterized by including a hole through which the space (P) communicates.
  • the auxiliary partition wall 400 can be divided into several embodiments depending on the rib (L) structure and the hole structure.
  • FIGS. 4 to 7 relate to the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the first embodiment
  • FIGS. 8 to 9 relate to the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the second embodiment
  • 10 to 17 relate to the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a front perspective view of the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a rear perspective view of the auxiliary partition wall 400 of FIG. 4.
  • the auxiliary partition wall 400 includes a main fastening part J1 protruding forward at the front end, and is coupled to the main partition wall 200 in such a way that the main fastening part J1 is inserted into the main partition wall 200. do. At this time, the auxiliary partition wall 400 may be fixed to the main partition wall 200 by screwing the inserted main fastening part J1 and the main partition wall 200.
  • the auxiliary partition wall 400 has a hollow structure on the inside.
  • the auxiliary partition wall 400 includes a gas flow path 420 extending along the longitudinal direction to allow gas to move therein, and an opening 430 formed at the rear end to open the gas flow path 420 to the outside. Includes.
  • one side also includes a first hole 411h formed through the gas flow path 420 to be open to the outside.
  • the auxiliary partition 400 is coupled by inserting the front end where the main fastening part J1 is formed into the main partition 200, and the opening part 430 communicates with the gas discharge passage 331 of the side wall 300. As much as possible, the rear end is inserted and coupled to the side wall 300. At this time, the first hole 411h is connected to the gas flow path 420 by a receiving space P formed by being partitioned by the auxiliary partition wall 400. Accordingly, the accommodation space (P) communicates with the gas discharge passage 331 of the side wall 300 through the gas passage 420.
  • the front end is closed by a main fastening part J1, etc., as shown in FIG. 4, and the rear end is opened by the opening part 430.
  • An upper fastening portion J2 capable of being coupled to an upper cover coupled to the pack case 1000 may be formed on the upper part of the auxiliary partition 400 to cover the cell stack accommodated in the pack case 1000.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the auxiliary partition wall 400 of FIG. 4.
  • the auxiliary partition 400 is composed of a first partition member 411 and a second partition member 412 coupled to the first partition member 411, as shown in FIG. 6.
  • the first partition member 411 may include a partition fastening portion J3 penetrating in the vertical direction so as to be screwed to the inner surface coupled to the second partition member 412. . More specifically, the partition fastening portion J3 included in the first partition member 411 is preferably formed on each rib L as shown in FIG. 6 .
  • the second partition member 412 may also include a partition fastening portion J3 perforated in the vertical direction to enable screw connection to the inner surface coupled to the first partition member 411.
  • the partition fastening portions J3 included in the first partition member 411 and the second partition member 412 are formed at positions corresponding to each other in the upper and lower sides. Accordingly, when the first partition member 411 and the second partition member 412 are coupled to each other, the partition fastening portions J3 formed on each partition member overlap each other in a vertical direction at a coincident position, and The first partition member 411 and the second partition member 412 are coupled to each other by a bolt or the like penetrating the partition fastening portion J3 formed in each partition member.
  • each partition fastening portion J3 may penetrate the base plate 100 of the pack case 1000 to couple and fix the auxiliary partition wall 400 and the base plate 100.
  • the bolt penetrates the rib L of the first partition member 411 in the vertical direction and is coupled to the auxiliary partition wall 400.
  • the first partition member 411 includes a pair of ribs L extending along the longitudinal direction of the auxiliary partition wall 400.
  • the pair of ribs (L) are formed to be spaced apart at predetermined intervals up and down, and the first partition member 411 including the ribs (L) is coupled to the second partition member 412 to form the ribs (L).
  • the space between them forms a gas flow path 420. That is, the second partition member 412 covers the space between the ribs L, thereby forming a passage-shaped gas flow path 420.
  • the auxiliary partition wall 400 of the present invention is formed by having the upper and lower surfaces closed by the pair of ribs L and both sides closed by the first partition member 411 and the second partition member 412. Includes Euro (420).
  • the gas flow path 420 is formed by having its upper and lower surfaces closed by the pair of ribs L and both sides closed by the first partition member 411 and the second partition member 412.
  • the first partition member 411 extends into the space between the ribs L so that the space between the pair of ribs L is opened toward the rear end of the first partition member 411 and penetrates the rear side.
  • the second partition member 412 is coupled with the first partition member 411 as shown in FIG. 5, the second partition member 412 is positioned in the penetrated area of the first partition member 411 so that the penetrated area is not blocked. It is desirable to have a structure in which the corresponding rear side is open.
  • the penetrated area forms an opening 430 of the auxiliary partition 400 by combining the first partition member 411 and the second partition member 412.
  • At least one of the first partition member 411 or the second partition member 412 coupled to the first partition member 411 has a space between the ribs L included in the first partition member 411. It includes a first hole 411h penetrating.
  • the gas flow path 420 formed by combining the first partition member 411 and the second partition member 412 can be opened to the outside through the opening 430 and the first hole 411h. there is.
  • Figure 7 is a plan view of the pack case 1000 of the battery pack according to the first embodiment.
  • the gas flow path 420 formed in the auxiliary partition wall 400 and the side wall 300 coupled to the auxiliary partition wall 400, that is, the side frame 330 Gas (Gp) moving through the gas discharge path 331 is discharged to the outside through the gas outlet 321 of the rear frame 320 coupled to the side frame 330.
  • the battery pack according to the first embodiment of the present invention effectively discharges gas to the outside through the auxiliary partition 400 even if high-temperature gas is generated in any accommodation space (P) where the cell stack is accommodated. This is possible.
  • FIG. 8 shows the first partition member 411 of the auxiliary partition 400 included in the battery pack according to the second embodiment
  • FIG. 9 shows the auxiliary partition wall including the first partition member 411 of FIG. 8. This shows a perspective view of (400).
  • the battery pack according to the second embodiment of the present invention is characterized in that a plurality of first holes 411h are formed on one side of the auxiliary partition wall 400.
  • the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the second embodiment of the present invention is configured to communicate with the first gas flow path 420 and the receiving space P.
  • At least two first holes 411h formed through at least one of the partition member 411 and the second partition member 412 are included. It is preferable that the plurality of first holes 411h are formed adjacent to both ends of the auxiliary partition wall 400 as shown.
  • the gas generated from the cell stack is blocked by the main partition 200 and the side wall 300, and the main partition ( It can move along the outer surfaces of the 200 and the side wall 300 and effectively flow into the first hole 411h formed at both ends of the auxiliary partition wall 400.
  • FIG. 10 is a front perspective view of the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment
  • FIG. 11 is a rear perspective view of the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment.
  • the auxiliary partition 400 includes a main fastening part J1 protruding forward at the front end as shown in FIG. 10, and the main fastening part J1 is inserted into the main partition 200. It is combined with the partition wall 200. At this time, the auxiliary partition wall 400 may be fixed to the main partition wall 200 by screwing the inserted main fastening part J1 and the main partition wall 200.
  • an upper fastening portion J2 capable of being coupled to an upper cover coupled to the pack case 1000 may be formed on the top of the auxiliary partition 400 to cover the cell stack accommodated in the pack case 1000.
  • the battery pack according to the third embodiment of the present invention is characterized in that both the first partition member 411 and the second partition member 412 have a rib (L) configuration.
  • the battery pack according to the third embodiment of the present invention includes a first partition member 411 including a pair of ribs L extending along the longitudinal direction on one side, and the first partition member 411 ) and includes an auxiliary partition 400 composed of a second partition member 412 that includes a pair of ribs (L) on one side and extending along the longitudinal direction.
  • first partition member 411 and the second partition member 412 of the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment have a pair of ribs L on the inner surfaces facing each other. Includes each.
  • Figure 12 is an exploded perspective view of the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment
  • Figure 13 is a side view of the second partition member 412 included in the auxiliary partition wall 400 of Figure 12
  • FIG. 14 is a perspective view of the second partition member 412 of FIG. 13
  • FIG. 15 is a side view of the first partition member 411 included in the auxiliary partition wall 400 of FIG. 12
  • FIG. 16 is a perspective view of the second partition member 412 of FIG. 15. This is a perspective view of the first partition member 411.
  • each of the first partition member 411 and the second partition member 412 includes a pair of ribs L.
  • the ribs L of the second partition member 412 are located on the upper part so as not to overlap the ribs L of the first partition member 411, and the ribs L of the first partition member 411
  • the rib (L) is located at the bottom so as not to overlap the rib (L) of the second partition member 412.
  • the space between the pair of ribs (L) formed at the top of the second partition member 412 forms an upper gas flow path 421 by combining the first partition member 411 and the second partition member 412. form
  • the space between the pair of ribs (L) formed at the bottom of the first partition member 411 is formed as a lower gas flow path 422 by combining the second partition member 412 and the first partition member 411. forms.
  • the upper gas flow path 421 and the lower gas flow path 422 are designed to be separated and disconnected from each other and not communicate with each other. Therefore, the rib L located below among the pair of ribs L formed on the second partition member 412 and the rib L located above among the pair of ribs L formed on the first partition member 411. ) is preferably spaced apart by a predetermined distance.
  • the upper gas flow path 421 of the auxiliary partition 400 included in the battery pack according to the third embodiment is closed at the upper and lower surfaces by a pair of ribs L formed on the second partition member 412. , It is formed with both sides closed by the first partition member 411 and the second partition member 412.
  • the lower gas flow path 422 is closed at the upper and lower sides by a pair of ribs L formed on the first partition member 411, and is closed by the first partition member 411 and the second partition member 412. It is formed by closing both sides.
  • the first partition member 411 and the second partition member 412 are spaced between the pair of ribs L as shown in FIG. 12 so that the space between the ribs L is open toward the rear end of each partition member. It extends into the space and penetrates the rear. Therefore, the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment has an upper opening located at the top as shown in FIG. 11 by combining the first partition member 411 and the second partition member 412. It includes a portion 431 and a lower opening 432 located at the bottom.
  • the upper opening 431 communicates with the upper gas passage 421, and the lower opening 432 communicates with the lower gas passage 422.
  • the auxiliary partition 400 included in the battery pack according to the third embodiment of the present invention is located at the rear end such that the upper opening 431 and the lower opening 432 communicate with the gas discharge path 331 of the side wall 300.
  • the unit is inserted into the side wall 300.
  • the second partition member 412 may include a partition fastening portion J3 penetrating in the vertical direction so as to be screwed to the inner surface coupled to the first partition member 411, as shown in FIGS. 12 to 14. You can. More specifically, the partition fastening portion J3 included in the second partition member 412 is preferably formed on each rib L.
  • the first partition member 411 has a partition fastening part (J3) perforated in the vertical direction to enable screw connection to the inner surface where it is coupled to the second partition member 412, as shown in FIGS. 12 and 15 to 16.
  • the partition fastening part J3 included in the first partition member 411 is formed on each rib L corresponding to the position of the partition fastening part J3 of the second partition member 412. It is desirable. That is, it is preferable that the partition fastening portions J3 included in the first partition member 411 and the second partition member 412 are formed at positions corresponding to each other in the upper and lower directions.
  • the partition fastening portions J3 formed on each partition member are positioned to coincide with each other in the vertical direction, and each partition member
  • the first partition member 411 and the second partition member 412 are coupled to each other by a bolt or the like penetrating the partition fastening portion J3 formed in .
  • the bolts penetrating each partition fastening portion J3 may penetrate the base plate 100 of the pack case 1000 to couple and fix the auxiliary partition wall 400 and the base plate 100.
  • the bolt vertically penetrates the rib L of the first partition member 411 and is coupled to the auxiliary partition wall 400.
  • the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the third embodiment of the present invention has holes formed on both sides. Specifically, it includes a first hole 411h penetrated to communicate with the lower gas flow path 422 on one side, and a second hole 412h penetrated to communicate with the upper gas flow path 421 on the other side.
  • the first hole 411h is formed through the lower part of the first partition member 411 to communicate with the lower gas flow path 422, and the second hole 412h is formed to communicate with the upper gas flow path 421. It is formed to penetrate the lower part of the second partition member 412 to communicate with it.
  • the auxiliary partition wall 400 may include a plurality of first holes 411h and a plurality of second holes 412h on both sides, similar to the auxiliary partition wall 400 included in the battery pack according to the second embodiment. .
  • Figure 17 is a perspective view of the pack case 1000 included in the battery pack according to the third embodiment of the present invention.
  • the first hole 411h and the second hole 412h are formed on both sides of the auxiliary partition wall 400 and communicate with each receiving space P. That is, one accommodation space P may be formed by the main partition 200, the side wall 300, and at least one auxiliary partition 400.
  • the accommodation space (P) partitioned by the auxiliary partition walls 400 on both sides is simultaneously with the first hole 411h of one auxiliary partition wall 400 and the second hole 412h of the remaining one auxiliary partition wall 400.
  • the receiving space P defined by the auxiliary partition on one side and the side wall 300 on the other side may communicate with the first hole 411h or the second hole 412h of the auxiliary partition wall 400.

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 배터리 셀이 포함된 셀 적층체를 수용하는 배터리 팩에 관한 것으로, 셀 적층체가 놓이는 공간을 제공하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는, 셀 적층체의 하부를 지지하는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트를 가로지르도록 연장 형성되어 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽, 중공 형태로 내부에 가스 배출로를 포함하고, 상기 베이스 플레이트의 가장자리 둘레를 따라 결합되는 측벽, 및 전단이 상기 메인 격벽과 결합되고, 후단이 상기 측벽과 결합되는 복수의 보조 격벽을 포함하고, 상기 보조 격벽은, 상기 보조 격벽의 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브를 일측에 포함하는 제1 구획 부재, 및 상기 제1 구획 부재와 결합되는 제2 구획 부재로 구성되고, 상기 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재 중 적어도 어느 하나에는, 상기 제1 구획 부재에 포함된 리브 사이를 관통하는 제1 홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀이 포함된 복수의 셀 적층체를 수용하고 각 셀 적층체를 분리하고 내부에 가스 유로를 포함하는 보조 격벽을 이용하여 내부에서 발생하는 고온의 가스를 외부로 방출 가능한 특징을 갖는다.
본 출원은 2022.06.03일자 대한민국 특허 출원 제10-2022-0068280호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V 이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
예컨대, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 복수 개의 배터리 셀로 이루어지는 셀 적층체를 먼저 구성하고, 이러한 복수 개의 셀 적층체를 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
셀 적층체는 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미하고, 배터리 팩은 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다수의 셀 적층체가 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다.
도 1(a)는 배터리 팩에 장착되는 일반적인 셀 적층체의 분해 사시도를 나타낸 것이다. 상기 도 1(a)를 참고하면, 복수의 배터리 셀이 적층되어 구성된 셀 적층체의 전후면에 각각 버스바 프레임 및 엔드 플레이트가 결합된다. 상기 셀 적층체는 도 1(b)에 도시된 것처럼 U자 형의 모듈 프레임 등으로 둘러 쌓여서 보호될 수도 있다.
한편, 배터리 팩은 각 셀 적층체에서 발생되는 고온의 가스를 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 충방전 과정에서 발생한 고온의 가스가 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 진행되어 셀 적층체의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다. 또한, 정상적으로 작동하는 타 셀 적층체로 상기 가스의 열이 전달되어 배터리 팩 내부에 수용된 전체 배터리 셀이 열화되거나 폭발하는 문제가 생길 수 있다.
[선행기술문헌]
한국공개특허 제10-2022-0014027호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 복수의 셀 적층체 중 어느 하나의 셀 적층체에서 열화가 발생하여 고온의 가스가 방출될 시, 상기 가스를 신속히 외부로 배출할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 복수의 셀 적층체 중 어느 하나의 셀 적층체 에서 열화가 발생하여 고온의 가스가 방출될 시, 이웃한 타 셀 적층체로 상기 가스의 열이 전달되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 하나 이상의 배터리 셀이 포함된 셀 적층체를 수용하는 배터리 팩으로서, 상기 셀 적층체가 놓이는 공간을 제공하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는, 셀 적층체의 하부를 지지하는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트를 가로지르도록 연장 형성되어 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽; 중공 형태로 내부에 가스 배출로를 포함하고, 상기 베이스 플레이트의 가장자리 둘레를 따라 결합되는 측벽; 및 전단이 상기 메인 격벽과 결합되고, 후단이 상기 측벽과 결합되는 복수의 보조 격벽; 을 포함하고, 상기 보조 격벽은, 상기 보조 격벽의 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브를 일측에 포함하는 제1 구획 부재, 및 상기 제1 구획 부재와 결합되는 제2 구획 부재로 구성되고, 상기 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재 중 적어도 어느 하나에는, 상기 제1 구획 부재에 포함된 리브 사이를 관통하는 제1 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 보조 격벽은 상기 메인 격벽의 양측에서 상기 메인 격벽의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 리브는 상하로 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다.
상기 제2 구획 부재는 상기 제1 구획 부재의 리브를 마주보는 방향에서 상기 제1 구획 부재와 결합될 수 있다.
상기 보조 격벽은 상기 제1 홀을 일측에 복수 개로 포함할 수 있다.
상기 제1 구획 부재는 상기 한 쌍의 리브 사이의 공간이 상기 제1 구획 부재의 후단 방향으로 개방되도록 후면이 관통될 수 있다.
상기 보조 격벽은 상기 개방부가 상기 가스 배출로와 연통되도록 후단이 상기 측벽 내부로 삽입될 수 있다.
상기 보조 격벽은, 상기 한 쌍의 리브에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성된 가스 유로를 포함하고, 상기 가스 유로는 상기 제1 홀 및 상기 개방부를 통해 각각 외부로 개방될 수 있다.
상기 제2 구획 부재는 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브를 일측에 포함하고, 상기 보조 격벽은, 상기 제1 홀이 형성된 일측에 대향하는 타측에 상기 제2 구획 부재에 포함된 리브 사이를 관통하는 제2 홀을 포함할 수 있다.
상기 제2 구획 부재의 리브는 상기 제1 구획 부재에 형성된 리브와 겹치지 않도록 형성될 수 있다.
상기 제2 구획 부재의 리브는 상기 제1 구획 부재에 형성된 한 쌍의 리브의 상부에 위치하도록 형성되고, 상기 제1 홀 및 제2 홀은 상기 보조 격벽의 양측에서 각각 하부 및 상부에 형성될 수 있다.
상기 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재는 한 쌍의 리브 사이의 공간이 각 구획 부재의 후단 방향으로 개방되도록 후면이 관통될 수 있다.
상기 보조 격벽은 상기 상부 개방부 및 하부 개방부가 상기 가스 배출로와 연통되도록 후단부가 상기 측벽 내부로 삽입될 수 있다.
상기 보조 격벽은 양측에 상기 제1 홀 및 제2 홀을 각각 복수 개로 포함할 수 있다.
상기 보조 격벽은, 상기 제2 구획 부재에 형성된 한 쌍의 리브에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성되고 상부에 위치한 상부 가스 유로, 및 상기 제1 구획 부재에 형성된 한 쌍의 리브에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성되고 하부에 위치한 하부 가스 유로를 포함하고, 상기 상부 가스 유로 및 하부 가스 유로는 상기 보조 격벽 내에서 서로 연통되지 않을 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩에 수용된 셀 적층체에서 열화가 발생하고, 고온의 가스가 발생하더라도 배터리 팩이 발화되거나 폭발되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 셀 적층체에서 발생한 고온의 가스가 이웃한 타 셀 적층체로 전달되어 열이 전이되는 현상을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 배터리 팩 내에 설치되어 각 셀 적층체를 분리시키는 격벽에 복수의 리브 형상을 적용하여 강성을 향상시킴과 동시에 가스가 이동하는 통로를 형성시킬 수 있다.
도 1은 종래의 셀 적층체의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 팩 케이스의 사시도이다.
도 3은 베이스 플레이트와 결합된 보조 격벽을 나타낸 것이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽의 정면 사시도이다.
도 5는 도 4의 보조 격벽의 후면 사시도이다.
도 6은 도 4의 보조 격벽의 분해 사시도이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 배터리 팩의 팩 케이스 평면도이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함되는 보조 격벽의 제1 구획 부재를 나타낸 것이다.
도 9는 도 8의 제1 구획 부재를 포함하는 보조 격벽의 사시도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽의 정면 사이도이다.
도 11은 도 10의 보조 격벽의 후면 사시도이다.
도 12는 도 10의 보조 격벽의 분해 사시도이다.
도 13은 도 12의 보조 격벽에 포함된 제2 구획 부재의 측면도이다.
도 14는 도 13의 제2 구획 부재의 사시도이다.
도 15는 도 12의 보조 격벽에 포함된 제1 구획 부재의 측면도이다.
도 16은 도 15의 제1 구획 부재의 사시도이다.
도 17은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각 하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이 고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을대체할 수 있는 다양 한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에 서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명은 수용되는 복수의 셀 적층첼가 수용되는 공간을 분리시키고, 동시에 어느 하나의 셀 적층체에서 고온의 가스가 발생하더라도 상기 가스를 외부로 신속히 방출시킬 수 있는 구조를 갖는 배터리 팩에 관한 것이다. 이때, 상기 셀 적층체는 도 1(a)에 도시된 것처럼 하나 이상의 배터리 셀이 적층된 형태일 수 있으며, 또는 도 1(b)에 도시된 것처럼 둘레에 모듈 프레임에 의해 감싸진 배터리 모듈 형태일 수 있다.
본 발명의 배터리 팩은 셀 적층체가 놓이는 공간을 제공하는 팩 케이스(1000)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 팩 케이스(1000)의 사시도를 나타낸 것이다.
상기 팩 케이스(1000)는 상기 도 2에 도시된 것처럼, 베이스 플레이트(100), 메인 격벽(200), 측벽(300), 및 보조 격벽(400)을 포함한다. 또한, 본 발명의 배터리 팩은 상기의 팩 케이스(1000) 외에도 상부 커버(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 상기 상부 커버는 상기 팩 케이스(1000)와 결합되어 복수의 셀 적층체를 수용하는 하나의 하우징을 형성할 수 있다.
상기 베이스 플레이트(100)는 배터리 팩의 하부에 위치하여 셀 적층체가 안착되는 구성으로, 셀 적층체의 하부를 지지한다.
상기 메인 격벽(200)은 베이스 플레이트(100)를 가로지르도록 연장 형성되어 상기 베이스 플레이트(100)의 중심부에 결합된다.
상기 메인 격벽(200)은 팩 케이스(1000) 내부의 공간을 크게 두 군데로 구획하여 양측에서 셀 적층체가 상기 메인 격벽(200)을 기준으로 서로 대칭하여 베이스 플레이트(100) 상에 안착되도록 한다. 즉, 상기 메인 격벽(200)의 일측에 위치한 셀 적층체들과 상기 메인 격벽(200)의 타측에 위치한 셀 적층체들은 상기 메인 격벽(200)에 의해 분리된다.
상기 메인 격벽(200) 내에는 상기 베이스 플레이트(100) 상에 안착되는 셀 적층체와 전기적으로 연결되는 전선 또는 버스바 등이 위치할 수 있다. 이때, 각 셀 적층체는 포함되는 엔드 플레이트가 상기 메인 격벽(200)을 향하도록 배치되어 베이스 플레이트(100) 상에 안착 된다.
상기 측벽(300)은 중공 형태로 상기 베이스 플레이트(100)의 가장자리 둘레를 따라 결합된다.
상기 측벽(300)은 상기 베이스 플레이트(100)에 안착되는 셀 적층체의 측부를 지지하고, 외부로부터 보호하는 역할을 한다.
상기 중공 구조를 갖는 측벽(300)은 내부에 가스가 이동할 수 있는 가스 배출로(331)를 포함한다.
상기 측벽(300)은 도 2에 도시된 것처럼 전방 프레임(310), 후방 프레임(320) 및 한 쌍의 사이드 프레임(330)으로 구성된다.
상기 전방 프레임(310) 및 후방 프레임(320)은 최외각에 위치한 셀 적층체의 일측을 지지하고, 상기 사이드 프레임(330)은 안착된 셀 적층체의 후방을 지지한다.
상기 가스 배출로(331)는 바람직하게 상기 사이드 프레임(330)에 포함된다. 또한 상기 전방 프레임(310) 또는 후방 프레임(320)의 일부에도 상기 사이드 프레임(330)의 가스 배출로(331)와 연통되도록 가스 배출로(331)가 형성될 수 있다.
상기 측벽(300)에는 상기 측벽(300)에 형성된 가스 배출로(331)가 외부로 개방되도록 관통된 가스 배출구(321)를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 격벽(400)은 상기 메인 격벽(200)에 의해 구획된 수용 공간(P)을 다시 구획하도록 상기 베이스 플레이트(100)와 결합된다.
도 3은 베이스 플레이트(100)와 결합된 보조 격벽(400)을 나타낸 것이다.
상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)의 결합에 의해 형성된 보조 격벽(400)은 상기 도 3에 도시된 것처럼 양단이 각각 상기 메인 격벽(200) 및 상기 측벽(300)에 결합된다.
상기 보조 격벽(400)은 도 2에 도시된 것처럼 상기 메인 격벽(200)의 양측에서 상기 메인 격벽(200)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되도록 배치된다. 이때 상기 메인 격벽(200), 및 이웃하여 배치된 한 쌍의 보조 격벽(400)에 의해 구획된 수용 공간(P)에 셀 적층체가 각각 수용된다.
본 발명의 보조 격벽(400)은 한 쌍의 구획 부재가 결합된 형태이며, 상기 구획 부재의 결합면에 형성된 리브(L) 구조로 인해 형성된 가스 유로(420) 및 상기 가스 유로(420)와 수용 공간(P)이 연통되도록 관통된 홀을 포함하는 것이 특징이다.
본 발명의 배터리 팩은, 상기 보조 격벽(400)은 상기 리브(L) 구조 및 홀 구조에 따라 몇 가지 실시형태로 구분될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)에 관한 것이고, 도 8 내지 도 9는 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)에 관한 것이고, 도 10 내지 도 17은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)에 관한 것이다.
이하, 상기 도면들을 참조하여, 각 실시형태 별로 설명한다.
(제1 실시형태)
도 4는 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)의 정면 사시도이고, 도 5는 상기 도 4의 보조 격벽(400)의 후면 사시도이다.
상기 보조 격벽(400)은 전단에 전방으로 돌출된 메인 체결부(J1)를 포함하고, 상기 메인 체결부(J1)가 상기 메인 격벽(200)에 삽입되는 방식으로 상기 메인 격벽(200)과 결합된다. 이때, 상기 보조 격벽(400)은 삽입된 메인 체결부(J1) 및 메인 격벽(200)이 나사 결합되는 방식에 의해 상기 메인 격벽(200)에 고정될 수 있다.
상기 보조 격벽(400)은 내부가 중공 구조를 갖는다. 구체적으로 상기 보조 격벽(400)은 내부에 가스가 이동 가능하도록 길이 방향을 따라 연장 형성된 가스 유로(420)를 포함하고, 후단에 상기 가스 유로(420)가 외부로 개방되도록 형성된 개방부(430)를 포함한다. 또한 일측면에도 상기 가스 유로(420)가 외부로 개방되도록 관통 형성된 제1 홀(411h)을 포함한다.
상기 보조 격벽(400)은 상기 메인 체결부(J1)가 형성된 전단이 메인 격벽(200)에 삽입되어 결합되고, 상기 개방부(430)가 상기 측벽(300)의 가스 배출로(331)와 연통되도록 후단이 측벽(300)에 삽입되어 결합된다. 이때, 상기 제1 홀(411h)은 상기 보조 격벽(400)에 의해 구획되어 형성된 어느 하나의 수용 공간(P)이 상기 가스 유로(420)와 연결시킨다. 따라서, 상기 수용 공간(P)은 상기 가스 유로(420)를 통해 상기 측벽(300)의 가스 배출로(331)와 연통된다.
상기 가스 유로(420)의 양단 중 전단은 도 4에 도시된 것처럼 메인 체결부(J1) 등의 구성에 의해 막혀있으며, 후단은 개방부(430)에 의해 개방된다.
상기 보조 격벽(400)의 상부에는 팩 케이스(1000)에 수용된 셀 적층체를 덮도록 상기 팩 케이스(1000)와 결합되는 상부 커버와 결합 가능한 상부 체결부(J2)가 형성될 수 있다.
도 6은 상기 도 4의 보조 격벽(400)에 대한 분해 사시도이다.
상기 보조 격벽(400)은 도 6에 도시된 것처럼 제1 구획 부재(411) 및 상기 제1 구획 부재(411)와 결합되는 제2 구획 부재(412)로 구성된다.
상기 제1 구획 부재(411)는 도 6에 도시된 것처럼 상기 제2 구획 부재(412)와 결합되는 안측면에 나사 결합이 가능하도록 수직 방향으로 관통된 격벽 체결부(J3)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 구획 부재(411)에 포함된 격벽 체결부(J3)는 도 6에 도시된 것처럼 상기 각 리브(L) 상에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2 구획 부재(412)도 상기 제1 구획 부재(411)와 결합되는 안측면에 나사 결합이 가능하도록 수직 방향으로 천공된 격벽 체결부(J3)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)에 포함된 격벽 체결부(J3)는 상하로 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)가 맞닿아 결합되었을 때, 상기 각각의 구획 부재에 형성된 격벽 체결부(J3)가 수직 방향으로 서로 일치되는 위치에 겹쳐지고, 상기 각 구획 부재에 형성된 격벽 체결부(J3)를 관통하는 볼트 등에 의해 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)가 결합된다. 이때, 상기 각 격벽 체결부(J3)를 관통하는 볼트는 팩 케이스(1000)의 베이스 플레이트(100)를 관통하여 상기 보조 격벽(400)과 베이스 플레이트(100)를 결합 및 고정시킬 수도 있다. 이때, 상기 볼트는 제1 구획 부재(411)의 리브(L)를 수직 방향으로 관통하여 상기 보조 격벽(400)과 결합된다.
상기 제1 구획 부재(411)는 상기 보조 격벽(400)의 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브(L)를 포함한다.
상기 한 쌍의 리브(L)는 상하로 소정 간격 이격되어 형성되고, 상기 리브(L)를 포함하는 제1 구획 부재(411)가 상기 제2 구획 부재(412)와 결합되어 상기 리브(L) 사이의 공간이 가스 유로(420)를 형성하게 된다. 즉, 상기 리브(L) 사이의 공간을 상기 제2 구획 부재(412)가 덮음으로써 통로 형상의 가스 유로(420)가 형성된다.
즉, 본 발명의 보조 격벽(400)은 상기 한 쌍의 리브(L)에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)에 의해 양측이 폐쇄되어 형성되는 가스 유로(420)를 포함한다.
상기 가스 유로(420)는 상기 한 쌍의 리브(L)에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성된다.
상기 제1 구획 부재(411)는 상기 한 쌍의 리브(L) 사이의 공간이 상기 제1 구획 부재(411)의 후단 방향으로 개방되도록 상기 리브(L) 사이의 공간에 연장되어 후면이 관통되어 있고, 상기 제2 구획 부재(412)는 도 5에 도시된 것처럼 상기 제1 구획 부재(411)와 결합될 때, 상기 관통된 구역이 막히지 않도록 상기 제1 구획 부재(411)의 관통된 구역에 대응되는 후면이 개방된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 관통된 구역은 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)의 결합에 의해 보조 격벽(400)의 개방부(430)를 형성한다.
또한 상기 제1 구획 부재(411) 또는 상기 제1 구획 부재(411)와 결합되는 제2 구획 부재(412) 중 적어도 어느 하나에는, 상기 제1 구획 부재(411)에 포함된 리브(L) 사이를 관통하는 제1 홀(411h)을 포함한다.
따라서, 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)의 결합에 의해 형성된 가스 유로(420)는, 상기 개방부(430) 및 제1 홀(411h)을 통해 외부로 개방될 수 있다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 배터리 팩의 팩 케이스(1000) 평면도이다.
상기 도 7의 부분 확대도 및 가스 이동 경로를 참조하면, 보조 격벽(400)에 형성된 가스 유로(420), 및 상기 보조 격벽(400)과 결합된 측벽(300) 즉, 사이드 프레임(330)의 가스 배출로(331)를 통해 이동하는 가스(Gp)가 상기 사이드 프레임(330)과 결합된 후방 프레임(320)의 가스 배출구(321)를 통해 외부로 배출된다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩은 상기 도 7에 도시된 것처럼 셀 적층체가 수용되는 어느 하나의 수용 공간(P)에서 고온의 가스가 발생하더라도 상기 보조 격벽(400)을 통해 효과적으로 외부 배출이 가능하다.
(제2 실시형태)
도 8은 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함되는 보조 격벽(400)의 제1 구획 부재(411)를 나타낸 것이고, 도 9는 상기 도 8의 제1 구획 부재(411)를 포함하는 보조 격벽(400)의 사시도를 나타낸 것이다.
본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩은 상기 보조 격벽(400)의 일측에 복수 개의 제1 홀(411h)이 형성되는 것이 특징이다.
상기 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배티러 팩에 포함되는 보조 격벽(400)은, 상기 가스 유로(420)가 수용 공간(P)과 연통되도록 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412) 중 적어도 어느 하나를 관통하여 형성되는 제1 홀(411h)이 적어도 두 개 이상 포함된다. 상기 복수 개로 형성된 제1 홀(411h)은 도시된 것처럼 보조 격벽(400)의 양단에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1 홀(411h)이 보조 격벽(400)의 양단에 각각 인접하도록 형성되면, 셀 적층체에서 발생한 가스가 메인 격벽(200) 및 측벽(300)에 가로 막힌 상태에서 상기 메인 격벽(200)과 측벽(300)의 외측면을 타고 이동하여 상기 보조 격벽(400)의 양단에 형성된 제1 홀(411h)로 효과적으로 유입될 수 있다.
(제3 실시형태)
도 10는 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)의 정면 사시도이고, 도 11은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)의 후면 사시도이다.
상기 보조 격벽(400)은 도 10에 도시된 것처럼 전단에 전방으로 돌출된 메인 체결부(J1)를 포함하고, 상기 메인 체결부(J1)가 상기 메인 격벽(200)에 삽입되는 방식으로 상기 메인 격벽(200)과 결합된다. 이때, 상기 보조 격벽(400)은 삽입된 메인 체결부(J1) 및 메인 격벽(200)이 나사 결합되는 방식에 의해 상기 메인 격벽(200)에 고정될 수 있다.
또한 상기 보조 격벽(400)의 상부에는 팩 케이스(1000)에 수용된 셀 적층체를 덮도록 상기 팩 케이스(1000)와 결합되는 상부 커버와 결합 가능한 상부 체결부(J2)가 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩은 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412) 모두 리브(L) 구성을 갖는 것이 특징이다.
보다 구체적으로 본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩은, 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브(L)를 일측에 포함하는 제1 구획 부재(411), 및 상기 제1 구획 부재(411)와 결합되고 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브(L)를 일측에 포함하는 제2 구획 부재(412)로 구성되는 보조 격벽(400)을 포함한다.
즉, 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)의 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)는 서로 대향하는 안측면에 한 쌍의 리브(L)를 각각 포함한다.
도 12은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)의 분해 사시도이고, 도 13은 상기 도 12의 보조 격벽(400)에 포함된 제2 구획 부재(412)의 측면도이고, 도 14는 상기 도 13의 제2 구획 부재(412)의 사시도이고, 도 15은 상기 도 12의 보조 격벽(400)에 포함된 제1 구획 부재(411)의 측면도이고, 도 16는 상기 도 15의 제1 구획 부재(411)의 사시도이다.
상기 도 12에 도시된 것에 따르면, 즉, 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412) 각각에 한 쌍의 리브(L)를 포함한다.
상기 도 12에 도시된 것처럼 상기 제2 구획 부재(412)의 리브(L)는 상기 제1 구획 부재(411)의 리브(L)와 겹치지 않도록 상부에 위치하고, 상기 제1 구획 부재(411)의 리브(L)는 상기 제2 구획 부재(412)의 리브(L)와 겹치지 않도록 하부에 위치한다.
상기 제2 구획 부재(412)에서 상부에 형성된 한 쌍의 리브(L) 사이의 공간은 상기 제1 구획 부재(411)와 제2 구획 부재(412)의 결합에 의해 상부 가스 유로(421)를 형성한다. 또한 상기 제1 구획 부재(411)에서 하부에 형성된 한 쌍의 리브(L) 사이의 공간은 상기 제2 구획 부재(412)와 제1 구획 부재(411)의 결합에 의해 하부 가스 유로(422)를 형성한다. 이때, 상기 상부 가스 유로(421) 및 하부 가스 유로(422)는 서로에 대해 분리 및 단절되어 있고 연통되지 않도록 설계된다. 따라서 상기 제2 구획 부재(412)에 형성된 한 쌍의 리브(L) 중 아래에 위치한 리브(L)와 상기 제1 구획 부재(411)에 형성된 한 쌍의 리브(L) 중 위에 위치한 리브(L) 사이는 소정 간격 이격되어 있는 것이 바람직하다.
따라서 상기 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)의 상부 가스 유로(421)는, 상기 제2 구획 부재(412)에 형성된 한 쌍의 리브(L)에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성된다. 또한 하부 가스 유로(422)는, 상기 제1 구획 부재(411)에 형성된 한 쌍의 리브(L)에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성된다.
상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)는 한 쌍의 리브(L) 사이의 공간이 각 구획 부재의 후단 방향으로 개방되도록 도 12에 도시된 것처럼 상기 리브(L) 사이의 공간에 연장되어 후면이 관통되어 있다. 따라서 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)은, 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)가 결합에 의해 도 11에 도시된 것처럼 상부에 위치한 상부 개방부(431) 및 하부에 위치한 하부 개방부(432)를 포함한다.
상기 상부 개방부(431)는 상부 가스 유로(421)와 연통되고, 상기 하부 개방부(432)는 하부 가스 유로(422)와 연통된다.
본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)은 상기 상부 개방부(431) 및 하부 개방부(432)가 측벽(300)의 가스 배출로(331)와 연통되도록 후단부가 상기 측벽(300) 내부로 삽입된다.
상기 제2 구획 부재(412)는 도 12 내지 도 14에 도시된 것처럼 제1 구획 부재(411)와 결합되는 안측면에 나사 결합이 가능하도록 수직 방향으로 관통된 격벽 체결부(J3)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 구획 부재(412)에 포함된 격벽 체결부(J3)는 각 리브(L) 상에 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 제1 구획 부재(411)는 도 12, 도 15 내지 도 16에 도시된 것처럼 제2 구획 부재(412)와 결합되는 안측면에 나사 결합이 가능하도록 수직 방향으로 천공된 격벽 체결부(J3)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 구획 부재(411)에 포함된 격벽 체결부(J3)는 상기 제2 구획 부재(412)의 격벽 체결부(J3) 위치에 대응하여 각 리브(L) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)에 포함된 격벽 체결부(J3)는 상하로 서로 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)가 맞닿아 결합되었을 때, 상기 각각의 구획 부재에 형성된 격벽 체결부(J3)가 수직 방향으로 서로 일치되도록 위치하고, 상기 각 구획 부재에 형성된 격벽 체결부(J3)를 관통하는 볼트 등에 의해 상기 제1 구획 부재(411) 및 제2 구획 부재(412)가 결합된다. 이때, 상기 각 격벽 체결부(J3)를 관통하는 볼트는 팩 케이스(1000)의 베이스 플레이트(100)를 관통하여 상기 보조 격벽(400)과 베이스 플레이트(100)를 결합 및 고정시킬 수도 있다. 이때, 상기 볼트는 제1 구획 부재(411)의 리브(L)를 수직하게 관통하여 상기 보조 격벽(400)과 결합된다.
본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)은 양측에 각각 홀이 형성되어 있다. 구체적으로 일측에 하부 가스 유로(422)와 연통되도록 관통된 제1 홀(411h)을 포함하고, 타측에 상부 가스 유로(421)와 연통되도록 관통된 제2 홀(412h)을 포함한다.
상기 제1 홀(411h)은 상기 하부 가스 유로(422)와 연통되도록 상기 제1 구획 부재(411)의 하부에 관통되어 형성되고, 상기 제2 홀(412h)은 상기 상부 가스 유로(421)와 연통되도록 상기 제2 구획 부재(412)의 하부에 관통되어 형성된다.
상기 보조 격벽(400)은 상기 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 보조 격벽(400)과 마찬가지로 양측에 상기 제1 홀(411h) 및 제2 홀(412h)을 각각 복수 개로 포함할 수도 있다.
도 17은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(1000)의 사시도이다.
상기 도 17에 따르면, 상기 제1 홀(411h) 및 제2 홀(412h)은 상기 보조 격벽(400)의 양측에 형성되어 각각의 수용 공간(P)과 연통되어 있다. 즉, 어느 하나의 수용 공간(P)은 메인 격벽(200), 측벽(300) 및 적어도 하나 이상의 보조 격벽(400)에 의해 형성될 수 있다.
양측에 보조 격벽(400)에 의해 구획된 수용 공간(P)은 어느 하나의 보조 격벽(400)의 제1 홀(411h) 및 나머지 하나의 보조 격벽(400)의 제2 홀(412h)과 동시에 연통될 수 있으며, 일측에 보조 격 타측에 측벽(300)에 의해 구획된 수용 공간(P)은 보조 격벽(400)의 제1 홀(411h) 또는 제2 홀(412h)과 연통될 수 있다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[부호의 설명]
10: (종래기술) 셀 적층체
1: (종래기술) 배터리 셀
2: (종래기술) 버스바 프레임
3: (종래기술) 엔드 플레이트
4: (종래기술) 모듈 프레임
1000: 팩 케이스
100: 베이스 플레이트
200: 메인 격벽
300: 측벽
310: 전방 프레임
320: 후방 프레임
321: 가스 배출구
330: 사이드 프레임
331: 가스 배출로
400: 보조 격벽
411: 제1 구획 부재
411h: 제1 홀
412: 제2 구획 부재
412h: 제2 홀
420: 가스 유로
421: 상부 가스 유로
422: 하부 가스 유로
430: 개방부
431: 상부 개방부
432: 하부 개방부
L: 리브
P: 수용 공간
J1: 메인 체결부
J2: 상부 체결부
J3: 격벽 체결부
Gp: 가스 이동 (경로)

Claims (15)

  1. 하나 이상의 배터리 셀이 포함된 셀 적층체를 수용하는 배터리 팩으로서,
    상기 셀 적층체가 놓이는 공간을 제공하는 팩 케이스를 포함하고,
    상기 팩 케이스는,
    셀 적층체의 하부를 지지하는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트를 가로지르도록 연장 형성되어 상기 베이스 플레이트의 중심부에 결합되는 메인 격벽;
    중공 형태로 내부에 가스 배출로를 포함하고, 상기 베이스 플레이트의 가장자리 둘레를 따라 결합되는 측벽; 및
    전단이 상기 메인 격벽과 결합되고, 후단이 상기 측벽과 결합되는 복수의 보조 격벽; 을 포함하고,
    상기 보조 격벽은, 상기 보조 격벽의 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브를 일측에 포함하는 제1 구획 부재, 및 상기 제1 구획 부재와 결합되는 제2 구획 부재로 구성되고,
    상기 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재 중 적어도 어느 하나에는, 상기 제1 구획 부재에 포함된 리브 사이를 관통하는 제1 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 상기 메인 격벽의 양측에서 상기 메인 격벽의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되도록 배치되는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 리브는 상하로 소정 간격 이격되어 형성되는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구획 부재는 상기 제1 구획 부재의 리브를 마주보는 방향에서 상기 제1 구획 부재와 결합되는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 상기 제1 홀을 일측에 복수 개로 포함하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구획 부재는 상기 한 쌍의 리브 사이의 공간이 상기 제1 구획 부재의 후단 방향으로 개방되도록 후면이 관통되는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 상기 개방부가 상기 가스 배출로와 연통되도록 후단이 상기 측벽 내부로 삽입되는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보조 격벽은,
    상기 한 쌍의 리브에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성된 가스 유로를 포함하고,
    상기 가스 유로는 상기 제1 홀 및 상기 개방부를 통해 각각 외부로 개방되는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구획 부재는 길이 방향을 따라 연장 형성된 한 쌍의 리브를 일측에 포함하고,
    상기 보조 격벽은, 상기 제1 홀이 형성된 일측에 대향하는 타측에 상기 제2 구획 부재에 포함된 리브 사이를 관통하는 제2 홀을 포함하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 구획 부재의 리브는 상기 제1 구획 부재에 형성된 리브와 겹치지 않도록 형성되는 배터리 팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 구획 부재의 리브는 상기 제1 구획 부재에 형성된 한 쌍의 리브의 상부에 위치하도록 형성되고,
    상기 제1 홀 및 제2 홀은 상기 보조 격벽의 양측에서 각각 하부 및 상부에 형성되는 배터리 팩.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재는 한 쌍의 리브 사이의 공간이 각 구획 부재의 후단 방향으로 개방되도록 후면이 관통되는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 상기 상부 개방부 및 하부 개방부가 상기 가스 배출로와 연통되도록 후단부가 상기 측벽 내부로 삽입되는 배터리 팩.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 보조 격벽은 양측에 상기 제1 홀 및 제2 홀을 각각 복수 개로 포함하는 배터리 팩.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 보조 격벽은,
    상기 제2 구획 부재에 형성된 한 쌍의 리브에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성되고 상부에 위치한 상부 가스 유로, 및
    상기 제1 구획 부재에 형성된 한 쌍의 리브에 의해 상하면이 폐쇄되고, 제1 구획 부재 및 제2 구획 부재에 의해 양측면이 폐쇄되어 형성되고 하부에 위치한 하부 가스 유로를 포함하고,
    상기 상부 가스 유로 및 하부 가스 유로는 상기 보조 격벽 내에서 서로 연통되지 않는 배터리 팩.
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