KR101294188B1 - 차량용 고전압배터리의 안전구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압배터리를 구성하는 각 배터리모듈들의 내부 단락 혹은 차량의 파괴 등에 의해, 세이프티 플러그가 차단할 수 없는 부분에 고전류가 발생하는 경우에 이를 차단할 수 있도록 하여 고전압배터리의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량용 고전압배터리의 안전구조{SAFETY STRUCTURE FOR HIGH VOLTAGE BATTERY OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 고전압배터리의 안전구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 단락 또는 차량 파손 등의 이유로 고전압배터리에서 고전류가 발생하게 되는 경우에 대응할 수 있도록 하여 차량의 안전성을 확보할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

하이브리드 차량이나 플러그인 하이브리드 차량 및 전기차량 등과 같이 전기를 차량의 구동력으로 사용하게 되는 차량에는 고전압배터리를 탑재하게 된다.

상기 고전압배터리는 다수의 배터리셀이 연결되어 배터리모듈을 구성하고, 상기와 같은 배터리모듈을 다수개 연결하여 하나의 배터리팩을 구성하게 되어, 통상 배터리팩의 규모로 차량에 탑재되게 된다.

상기한 바와 같은 고전압배터리는 전체적으로 내부에 매우 높은 에너지를 축적하고 있어서, 차량의 사고나 고전압배터리 내부의 단락 등이 발생하면 순간적으로 매우 큰 고전류가 흐르게 되어 감전이나 화재 등과 같은 여러 가지 위험한 상황이 발생될 가능성이 있는 바, 이와 같은 상황을 대비할 수 있는 대책이 필요하다.

종래에는 상기한 바와 같은 위험에 대비하기 위한 대책으로 도 1에 도시된 바와 같은 세이프티 플러그(SAFETY PLUG)가 적용되고 있다.

즉, 내부에 다수의 배터리셀을 포함하는 다수의 배터리모듈(500)들 사이를 버스바(502)로 직렬 연결하여 고전압을 형성함에 있어서, 상기 직렬로 연결되는 배터리모듈(500)들의 중간쯤에 위치하는 모듈들 사이를 버스바(502)가 아닌 퓨즈의 역할을 하는 상기 세이프티 플러그(504)로 연결함으로써, 상기 배터리모듈(500)들에 의해 구성되는 상기 배터리팩(506)에 고전류가 흐르는 이상 상황이 발생하면 상기 세이프티 플러그(504)가 단선되어 회로를 차단하도록 하는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 대책은 배터리팩(506)의 단위에서는 적절한 안전장치가 될 수 있으나, 전체 배터리팩(506)이 아니라 각 배터리모듈(500) 내부 또는 배터리모듈(500)들 사이의 단락이나 고전류 발생 상황에 대해서는 적절한 대응책이 되지 못하는 문제가 있다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고전압배터리를 구성하는 각 배터리모듈들의 내부 단락 혹은 차량의 파괴 등에 의해, 세이프티 플러그가 차단할 수 없는 부분에 고전류가 발생하는 경우에 이를 차단할 수 있도록 하여 고전압배터리의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 차량용 고전압배터리의 안전구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 고전압배터리의 안전구조는

서로 다른 극이 인접하도록 일렬로 배열된 다수의 배터리모듈과;

상기 배터리모듈들 중 인접한 배터리모듈들 사이의 서로 다른 극의 단자들 사이를 전기적으로 연결하도록 설치되는 다수의 버스바;

를 포함하여 구성되고,

상기 버스바 자체에는 국부적으로 전기적 저항값이 큰 용융가능부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고전압배터리를 구성하는 각 배터리모듈들의 내부 단락 혹은 차량의 파괴 등에 의해, 세이프티 플러그가 차단할 수 없는 부분에 고전류가 발생하는 경우에 이를 차단할 수 있도록 하여 고전압배터리의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 고전압배터리의 안전구조를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 고전압배터리의 안전구조를 설명한 도면,
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 차량용 고전압배터리의 안전구조에 사용되는 버스바의 실시예들을 각각 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예의 차량용 고전압배터리의 안전구조는 서로 다른 극이 인접하도록 일렬로 배열된 다수의 배터리모듈(1)과; 상기 배터리모듈(1)들 중 인접한 배터리모듈(1)들 사이의 서로 다른 극의 단자들 사이를 전기적으로 연결하도록 설치되는 다수의 버스바(3)를 포함하여 구성되고, 상기 버스바(3) 자체에는 국부적으로 전기적 저항값이 큰 용융가능부(5)가 일체로 형성되는 구조이다.

즉, 각 배터리모듈(1)들 사이를 연결하는 버스바(3) 자체에 국부적으로 전기적 저항값이 큰 용융가능부(5)를 일체로 구비하도록 함으로써, 배터리모듈(1) 내부의 단락이나 차량 파괴 등의 원인으로 배터리모듈(1)들 사이에 고전류가 흐르는 상황이 되면, 상기 저항값이 주변보다 상대적으로 큰 용융가능부(5)가 열을 발생하면서 녹아서 단선됨으로써, 고전류의 흐름을 차단하도록 한 것이다.

따라서, 상기한 바와 같은 고전압배터리의 안전구조를 취하게 되면 각 배터리모듈 단위의 고전류에 대한 안전대책이 강구되어, 고전압배터리를 탑재하는 차량들의 안전성이 더욱 향상될 수 있게 되는 것이다.

본 실시예에서 상기 버스바(3)의 용융가능부(5)는 상기 버스바(3)가 배터리모듈(1)의 단자에 결합되는 양쪽 부분의 사이에 전류가 통과할 수 있는 단면적이 축소되는 형상으로 형성됨에 의해 구현하였다.

즉, 전류를 통과시키는 도선의 저항은 그 단면적에 반비례하므로, 상기 버스바(3)의 단면적을 국부적으로 축소시켜서 그 전기적 저항을 크게 증대시킴으로써, 상기 단면적이 축소된 부분이 상기 용융가능부(5)로서 기능하도록 한 것이다.

물론, 상기 용융가능부(5)는 이외에도 버스바(3)의 일부분을 상대적으로 전기적 저항에 의해 쉽게 용융될 수 있는 금속재 등으로 구성되도록 할 수도 있겠지만, 제작상의 용이성이나 비용의 측면에서 다소 불리할 것이다.

상기 배터리모듈(1)에는 상기 버스바(3)가 결합되는 표면으로 상기 버스바(3)를 관통하도록 돌출됨과 아울러 전도성을 가진 재질로 이루어진 단자보스(7)가 일체로 돌출되고, 상기 배터리모듈(1) 내부의 배터리셀들과 전기적으로 연결되면서 상기 단자보스(7) 주위를 감싸는 평판형상의 단자플레이트(9)가 구비되어 있고, 상기 버스바(3)에는 상기 단자보스(7)가 통과하는 단자결합홀(11)이 형성되어 있다.

따라서, 상기 버스바(3)는 상기 단자결합홀(11)에 상기 단자보스(7)가 삽입된 상태로 상기 단자플레이트(9)에 중첩되어 결합되며, 그 결합상태는 체결너트(13) 등으로 견고하게 고정되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 버스바(3)는 인접한 두 배터리모듈(1)의 단자들을 연결하는 긴 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 버스바(3)의 용융가능부(5)는 상기 버스바(3)의 양쪽 단자결합홀(11) 사이에 형성되는데, 상기 용융가능부(5)의 형상은 다양하게 선택될 수 있겠지만, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같은 간단한 형상으로 구성하는 것이 바람직할 것이다.

도 3에서, 상기 버스바(3)의 용융가능부(5)는 상기 직사각형의 중간부분이 양쪽으로 함몰되게 삼각형이 절개된 형상으로 형성되어 있다.

한편, 도 4에는 상기 버스바(3)의 용융가능부(5)가 상기 직사각형의 중간부분이 양쪽으로 함몰되게 사각형이 절개된 형상으로 형성되어 있으며, 도 5에는 상기 버스바(3)의 용융가능부(5)가 상기 직사각형의 중간부분이 양쪽으로 함몰되게 반원형이 절개된 형상으로 형성되어 있다.

또한, 도 6에 도시된 버스바(3)에서는 상기 용융가능부(5)가 상기 직사각형의 중앙부분에 원이 천공된 형상으로 형성되어 있다.

상기 도 3 내지 도 6의 실시예는 모두 상기 버스바(3)에서 국부적으로 전기적 저항이 커지도록 그 단면적이 축소되는 구조를 가지고 있는 바, 이외에도 다양한 형상으로 상기 용융가능부(5)가 구성될 수 있을 것이다.

참고로, 본 발명의 버스바(3)를 각 배터리모듈(1)들 사이에 적용하는 경우에도 종래와 같이 세이프티 플러그를 함께 사용하도록 함으로써, 고전압배터리의 안전성을 더욱 향상시키도록 하는 것이 가능하다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 배터리모듈
3; 버스바
5; 용융가능부
7; 단자보스
9; 단자플레이트
11; 단자결합홀
13; 체결너트

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 서로 다른 극이 인접하도록 일렬로 배열된 다수의 배터리모듈(1)과;
   상기 배터리모듈(1)들 중 인접한 배터리모듈(1)들 사이의 서로 다른 극의 단자들 사이를 전기적으로 연결하도록 설치되는 다수의 버스바(3);
   를 포함하여 구성되고,
   상기 버스바(3) 자체에는 용융가능부(5)가 일체로 형성되며,
   상기 버스바(3)의 용융가능부(5)는 상기 버스바(3)가 배터리모듈(1)의 단자에 결합되는 양쪽 부분의 사이에 전류가 통과할 수 있는 단면적이 축소되는 형상으로 형성되고,
   상기 배터리모듈(1)에는 상기 버스바(3)가 결합되는 표면으로 상기 버스바(3)를 관통하도록 돌출됨과 아울러 전도성을 가진 재질로 이루어진 단자보스(7)가 일체로 돌출되고, 상기 배터리모듈(1) 내부의 배터리셀들과 전기적으로 연결되면서 상기 단자보스(7) 주위를 감싸는 평판형상의 단자플레이트(9)가 구비되고;
   상기 버스바(3)에는 상기 단자보스(7)가 통과하는 단자결합홀(11)이 형성되어;
   상기 버스바(3)는 상기 단자결합홀(11)에 상기 단자보스(7)가 삽입된 상태로 상기 단자플레이트(9)에 중첩되어 결합되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리의 안전구조.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 버스바(3)의 용융가능부(5)는 상기 버스바(3)의 양쪽 단자결합홀(11) 사이에 형성되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리의 안전구조.
5. 청구항 3항 또는 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 버스바(3)는 인접한 두 배터리모듈(1)의 단자들을 연결하는 긴 직사각형 형상으로 형성되고;
   상기 용융가능부(5)는 상기 직사각형의 중간부분이 양쪽으로 함몰되게 삼각형이 절개된 형상으로 형성되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리의 안전구조.
6. 청구항 3항 또는 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 버스바(3)는 인접한 두 배터리모듈(1)의 단자들을 연결하는 긴 직사각형 형상으로 형성되고;
   상기 용융가능부(5)는 상기 직사각형의 중간부분이 양쪽으로 함몰되게 사각형이 절개된 형상으로 형성되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리의 안전구조.
7. 청구항 3항 또는 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 버스바(3)는 인접한 두 배터리모듈(1)의 단자들을 연결하는 긴 직사각형 형상으로 형성되고;
   상기 용융가능부(5)는 상기 직사각형의 중간부분이 양쪽으로 함몰되게 반원형이 절개된 형상으로 형성되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리의 안전구조.
8. 청구항 3항 또는 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 버스바(3)는 인접한 두 배터리모듈(1)의 단자들을 연결하는 긴 직사각형 형상으로 형성되고;
   상기 용융가능부(5)는 상기 직사각형의 중앙부분에 원이 천공된 형상으로 형성되는 것
   을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리의 안전구조.

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