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KR102277561B1 - 발화 방지를 위한 배터리 팩 - Google Patents

발화 방지를 위한 배터리 팩 Download PDF

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KR102277561B1
KR102277561B1 KR1020140194045A KR20140194045A KR102277561B1 KR 102277561 B1 KR102277561 B1 KR 102277561B1 KR 1020140194045 A KR1020140194045 A KR 1020140194045A KR 20140194045 A KR20140194045 A KR 20140194045A KR 102277561 B1 KR102277561 B1 KR 102277561B1
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bus bar
cell
battery pack
positive bus
battery
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류재연
심영훈
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에이치엘그린파워 주식회사
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Abstract

본 발명은 발화 방지를 위한 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 셀의 셀 리드를 직각으로 꺾고 상기 꺾인 셀 리드의 안쪽 면을 양극 버스 바의 바깥 면과 접하게 하며, 상기 양극 버스 바와 상기 배터리 셀의 셀 파우치를 격리시키도록 하부 하우징에 발화 방지턱을 형성함으로써, 상기 셀 리드와 상기 양극 버스 바 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않게 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 의한 발화 방지를 위한 배터리 팩의 일 실시 예는, 양극 버스 바와 접하도록 셀 리드가 소정의 각도로 꺾인 배터리 셀; 상기 소정의 각도로 꺾인 셀 리드의 안쪽 면이 버스 바의 바깥 면과 접하여 상기 배터리 셀과 연결되는 양극 버스 바; 및 상기 배터리 셀 및 상기 양극 버스 바가 장착되는 하부 하우징; 을 포함할 수 있다.
이때, 상기 하부 하우징에는, 상기 셀 리드와 양극 버스 바의 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않도록, 상기 양극 버스 바와 상기 셀 파우치를 격리시키는 발화 방지턱이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

발화 방지를 위한 배터리 팩{BATTERY PACK FOR PREVENTION OF COMBUSTION}
본 발명은 발화 방지를 위한 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 셀의 셀 리드를 직각으로 꺾고 상기 꺾인 셀 리드의 안쪽 면을 양극 버스 바의 바깥 면과 접하게 하며, 상기 양극 버스 바와 상기 배터리 셀의 셀 파우치를 격리시키도록 하부 하우징에 발화 방지턱을 형성함으로써, 상기 셀 리드와 상기 양극 버스 바 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않게 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩에 관한 것이다.
도 1 은 종래 기술에 의한 배터리 팩을 보인 사시도이고, 도 2 는 종래 기술에 의한 배터리 팩의 A-A' 섹션을 보인 단면도이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 하이브리드 및 전기차에서는, 차량 구동을 위한 모터에 고전압 전원을 공급하기 위하여, 배터리 팩(2)이 이용된다. 일반적으로, 상기 배터리 팩(2)은, 배터리 셀(10), 상기 배터리 셀을 외부로 연결하는 버스 바(20), 상기 배터리 셀을 수용하는 하우징(30) 및 상기 배터리 셀과 버스 바의 연결부위를 보호하는 셀 커버(40)를 포함한다.
더욱 상세하게는, 상기 배터리 셀(10)은, 셀 바디(11), 셀 파우치(Cell Pouch)(12) 및 셀 리드(Cell Lead)(13)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 셀 파우치(Cell Pouch)(12) 끝단에는 셀 리드(Cell Lead)(13)가 연결되고 상기 셀 리드(Cell Lead)(13)는 버스 바(20)와 접촉함으로써, 상기 배터리 셀(10)은 외부와 연결된다.
그런데, 상기 셀 리드(13)와 버스 바(20)의 접촉이 불량하여 상기 셀 리드(13)와 상기 버스 바(20) 사이에 단락이 발생하는 경우 배터리 팩(2)에 화재가 발생할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 셀 리드(13)와 양극 버스 바(21)는 서로 접촉하여 상기 배터리 팩(2)의 고전압 전원을 외부로 인가한다. 그러나, 상기 셀 리드(13)와 상기 양극 버스 바(21)의 접촉이 끊어져 단락되면, 상기 셀 리드(13)와 상기 양극 버스 바(21) 사이의 공간에 불꽃이 발생하게 되고 상기 불꽃으로 인하여 녹아 내린 셀 리드(13)의 파편과 상기 불꽃이 상기 셀 파우치(12)에 옮겨붙어 화재가 발생하는 문제점이 있다.
현재, 상기 배터리 팩(2)은, 긴 주행거릴 및 중량 절감을 위하여, 고전압, 고용량화 되고 있으나, 전술한 바와 같은 단락으로 인한 화재의 위험이 여전히 상존하고 있으므로, 배터리 팩의 안전성에 의문이 제기되고 있다.
따라서, 상기 셀 리드(13)와 버스 바(21)(22) 사이의 단락으로 인한 화재 위험을 감소시키는 배터리 팩이 요구된다.
KR 2013-0110943 A KR 1381680 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 셀 리드와 양극 버스 바 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않게 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 발화 방지를 위한 배터리 팩의 일 실시 예는, 양극 버스 바와 접하도록 셀 리드가 소정의 각도로 꺾인 배터리 셀; 상기 소정의 각도로 꺾인 셀 리드의 안쪽 면이 버스 바의 바깥 면과 접하여 상기 배터리 셀과 연결되는 양극 버스 바; 및 상기 배터리 셀 및 상기 양극 버스 바가 장착되는 하부 하우징; 을 포함할 수 있다.
이때, 상기 하부 하우징에는, 상기 셀 리드와 양극 버스 바의 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않도록, 상기 양극 버스 바와 상기 셀 파우치를 격리시키는 발화 방지턱이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하부 하우징에는, 상기 셀 리드와 접한 양극 버스 바가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하고 상기 양극 버스 바를 고정하는 버스 바 삽입 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 양극 버스 바는, 상기 셀 리드와 접한 양극 버스 바가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하도록 U 형상의 버스 바 지지부; 를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 U 형상의 버스 바 지지부는, 상기 갈고리 형상으로 꺾인 이후의 버스 바 지지부의 바깥 면이 발화 방지턱의 일 면과 접함으로써, 상기 양극 버스 바가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 여기서, 상기 버스 바 지지부는, 일 측이 연장된 U 형상일 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀은, 상기 셀 리드가 직각으로 꺾인 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 상기 양극 버스 바와 접하지 않고 상기 셀 파우치와 근접하는 셀 리드에는, 절연 물질이 도포될 수 있다. 특히, 상기 배터리 셀의 셀 리드는, 알루미늄 재질일 수 있다.
본 발명에 의한 발화 방지를 위한 배터리 팩에 의하면, 셀 리드의 꺾인 구조 및 하부 하우징의 발화 방지턱으로 인하여 셀 리드와 양극 버스 바 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않게 된다.
도 1 은 종래 기술에 의한 배터리 팩을 보인 사시도.
도 2 는 종래 기술에 의한 배터리 팩의 A-A' 섹션을 보인 단면도.
도 3 은 본 발명에 의한 배터리 팩을 보인 사시도.
도 4 는 본 발명에 의한 배터리 팩의 A-A' 섹션에서 단락이 발생하는 것을 보인 단면도.
도 5 는 본 발명에 의한 배터리 팩의 A-A' 섹션을 보인 단면도.
도 6 은 본 발명에 의한 배터리 팩을 보인 분해도.
도 7 은 본 발명에 의한 배터리 팩 중 하부 하우징을 보인 제 1 사시도.
도 8 은 본 발명에 의한 배터리 팩 중 하부 하우징을 보인 제 2 사시도.
도 9 는 본 발명에 의한 배터리 팩 중 양극 버스 바를 보인 사시도.
도 10 은 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바가 장착된 형상을 보인 사시도.
도 11 은 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바가 장착된 형상을 보인 정면도.
도 12 는 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바 및 배터리 셀이 장착된 형상을 보인 정면도.
도 13 은 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바 및 배터리 셀이 장착된 형상을 보인 사시도.
도 14 는 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바 및 배터리 셀이 장착된 형상을 보인 확대도.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적이거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경·균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 발화 방지를 위한 배터리 팩의 일 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명에 의한 배터리 팩을 보인 사시도이고, 도 4 는 본 발명에 의한 배터리 팩의 A-A' 섹션에서 단락이 발생하는 것을 보인 단면도이며, 도 5 는 본 발명에 의한 배터리 팩의 A-A' 섹션을 보인 단면도이고, 도 6 은 본 발명에 의한 배터리 팩을 보인 분해도이다.
또한, 도 7 은 본 발명에 의한 배터리 팩 중 하부 하우징을 보인 제 1 사시도이고, 도 8 은 본 발명에 의한 배터리 팩 중 하부 하우징을 보인 제 2 사시도이며, 도 9 는 본 발명에 의한 배터리 팩 중 양극 버스 바를 보인 사시도이고, 도 10 은 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바가 장착된 형상을 보인 사시도이며, 도 11 은 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바가 장착된 형상을 보인 정면도이고, 도 12 는 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바 및 배터리 셀이 장착된 형상을 보인 정면도이며, 도 13 은 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바 및 배터리 셀이 장착된 형상을 보인 사시도이고, 도 14 는 본 발명에 의한 배터리 팩에 양극 버스 바 및 배터리 셀이 장착된 형상을 보인 확대도이다.
도 6 내지 도 14 를 참조하면, 본 발명에 의한 발화 방지를 위한 배터리 팩의 일 실시 예는, 배터리 셀(100), 양극 버스 바(200) 및 하부 하우징(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 상기 구성 요소는 본 발명의 특징을 나타내는 구성 요소만을 부각시킨 것으로, 본 발명에 의한 배터리 팩은 상부 하우징(400), 배터리 셀 커버(410), 음극 버스바(420), 배터리 팩 리어 커버(430) 및 배터리 팩 프론트 커버(440)을 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은, 양극 버스 바(200)와 접하도록 셀 리드(130)가 소정의 각도로 꺾인다. 더욱 상세하게는, 상기 배터리 셀(100)은, 셀 바디(110), 셀 파우치(120) 및 셀 리드(130)를 포함하고, 상기 셀 바디(110)이 끝 단에 상기 셀 파우치(120)가 연결되고, 상기 셀 파우치(120)의 끝 단에 상기 셀 리드(130)가 연결된다. 이때, 상기 배터리 셀(100)의 셀 리드(130)는, 상기 양극 버스 바(200)와 접하도록 소정의 각도로 꺾임으로써, 단락이 발생할 수 있는 상기 셀 리드(130)와 상기 양극 버스 바(200)의 접촉 면이 상기 셀 파우치(120)로부터 떨어져 있을 수 있다. 왜냐하면, 상기 셀 리드(130)와 상기 양극 버스 바(200)의 접촉 면의 단락으로 인하여 발생되는 불꽃이 상기 셀 파우치(120)에 튀어 배터리 팩에 화재가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 상기 셀 리드(130)를 소정의 각도만큼 꺾음으로써 상기 접촉 면을 상기 셀 파우치(130)로부터 소정의 각도만큼 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.
또한, 상기 양극 버스 바(100)와 접하지 않고 상기 셀 파우치(120)와 근접하는 셀 리드(130)에는, 절연 물질이 도포되어 근접하는 양극 버스 바(200)와 반응하여 불꽃이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 셀(100)의 셀 리드(130)는, 직각으로 꺾여 상기 양극 버스 바(200)와 접할 수 있으며, 상기 셀 리드(130)는 발화점이 낮은 금속 재질일 수 있으며, 특히 알루미늄 재질일 수 있다.
상기 양극 버스 바(200)는, 상기 소정의 각도로 꺾인 셀 리드(130)의 안쪽 면(131)이 버스 바(200)의 바깥 면(201)과 접하여 연결된다. 더욱 상세하게는, 상기 양극 버스 바(200)는, 상기 소정의 각도로 꺾인 셀 리드(130)의 안쪽 면(131)이 양극 버스 바(200)의 바깥 면(201)과 접하여 연결됨으로써, 단락이 발생할 수 있는 상기 셀 리드(130)와 상기 양극 버스 바(200)의 접촉 면이 상기 배터리 셀(100)의 셀 파우치(120)로부터 이격될 수 있다.
또한, 상기 양극 버스 바(200)에는, 상기 셀 리드(130)와 접한 양극 버스 바(200)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하는 일측이 연장된 U 형상의 버스 바 지지부(210)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 양극 버스 바의 바깥 면(201)에는, 상기 셀 리드의 안쪽 면(131)이 상기 배터리 팩 안쪽으로 밀어 접하므로, 상기 양극 버스 바(200)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하는 버스 바 지지부(210)를 더 포함할 수 있는 것이다. 이때, 상기 일측이 연장된 U 형상의 버스 바 지지부(210)는, 상기 하부 하우징(300)의 발화 방지턱(310)에 접함으로써, 상기 버스 바 지지부(210)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것이 방지될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 일측이 연장된 U 형상의 버스 바 지지부(210)는, 상기 일측이 연장된 U 형상으로 꺾인 이후의 버스 바 지지부의 바깥 면(211)이 발화 방지턱(310)의 일 면(311)과 접함으로써, 상기 양극 버스 바(200)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 양극 버스 바(200)는, 상기 하부 하우징의 버스 바 삽입 홈(320)에 삽입되어 고정될 수 있다. 이로 인하여, 상기 셀 리드(130)와 접한 상기 양극 버스 바(200)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것이 방지될 수 있다.
상기 하부 하우징(300)은, 상기 배터리 셀(100) 및 상기 양극 버스 바(200)가 장착된다. 더욱 상세하게는, 상기 하부 하우징(300)에는, 상기 셀 리드(130)와 양극 버스 바(200)의 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀(100)의 셀 파우치(120)로 튀어 옮겨 붙지 않도록, 상기 양극 버스 바(200)와 상기 셀 파우치(120)를 격리시키는 발화 방지턱(310)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 하우징(300)에는, 상기 양극 버스 바(200)와 상기 셀 파우치(120)를 격리시키는 발화 방지턱(310)이 형성됨으로써, 단락이 발생할 수 있는 상기 셀 리드(130)와 상기 양극 버스 바(200)의 접촉 면을 상기 배터리 셀(100)의 셀 파우치(120)로부터 이격시키므로, 상기 셀 리드(130)와 양극 버스 바(200)의 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀(100)의 셀 파우치(120)로 튀어 옮겨 붙지 않을 수 있다.
또한, 상기 하부 하우징(300)에는, 상기 셀 리드(130)와 접한 양극 버스 바(200)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하고, 상기 양극 버스 바(200)를 고정하는 버스 바 삽입 홈(320)이 형성될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 하부 하우징(300)에는, 상기 양극 버스 바(200)가 고정되는 버스 바 삽입 홈(320)이 형성되어 상기 양극 버스 바(200)가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능하고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
1 : 본 발명에 의한 배터리 팩
2 : 종래 기술에 의한 배터리 팩
10 : 배터리 셀
11 : 셀 바디 12 : 셀 파우치(Cell Pouch)
13 : 셀 리드(Cell Lead)
20 : 버스 바
30 : 하우징
40 : 셀 커버
100 : 배터리 셀
110 : 셀 바디 120 : 셀 파우치
130 : 셀 리드 131 : 셀 리드 안쪽 면
132 : 절연 물질
200 : 양극 버스 바 201 : 양극 버스 바의 바깥 면
210 : 버스 바 지지부 211 : 버스 바 지지부의 바깥 면
220 : 양극 버스 바 커버
300 : 하부 하우징
310 : 발화 방지턱 311 : 발화 방지턱의 일 면
320 : 버스 바 삽입 홈
400 : 상부 하우징 410 : 배터리 셀 커버
420 : 음극 버스 바 430 : 배터리 팩 리어 커버
440 : 배터리 팩 프론트 커버

Claims (9)

  1. 발화 방지를 위한 배터리 팩에 있어서,
    양극 버스 바와 접하도록 셀 리드가 소정의 각도로 꺾인 배터리 셀;
    상기 소정의 각도로 꺾인 셀 리드의 안쪽 면이 버스 바의 바깥 면과 접하여 상기 배터리 셀과 연결되는 양극 버스 바; 및
    상기 배터리 셀 및 상기 양극 버스 바가 장착되는 하부 하우징;을 포함하며,
    상기 양극 버스 바는,
    상기 셀 리드와 접한 양극 버스 바가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하도록 U 형상의 버스 바 지지부;를 더 포함하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 하우징에는,
    상기 셀 리드와 양극 버스 바의 사이의 단락으로 발생하는 불꽃이 상기 배터리 셀의 셀 파우치로 튀어 옮겨 붙지 않도록, 상기 양극 버스 바와 상기 셀 파우치를 격리시키는 발화 방지턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 하우징에는,
    상기 셀 리드와 접한 양극 버스 바가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하고 상기 양극 버스 바를 고정하는 버스 바 삽입 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 셀 리드가 직각으로 꺾인 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 U 형상의 버스 바 지지부는,
    상기 U 형상으로 꺾인 이후의 버스 바 지지부의 바깥 면이 발화 방지턱의 일 면과 접함으로써, 상기 양극 버스 바가 배터리 팩 안쪽으로 밀리는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 양극 버스 바와 접하지 않고 상기 셀 파우치와 근접하는 셀 리드에는,
    절연 물질이 도포된 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 셀 리드는, 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 버스 바 지지부는, 일 측이 연장된 U 형상인 것을 특징으로 하는 발화 방지를 위한 배터리 팩.
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