KR20240082978A

KR20240082978A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20240082978A
Application number: KR1020230035444A
Authority: KR
Inventors: 김민범; 전종필; 신주환; 이형석
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2023-03-17
Publication date: 2024-06-11

Abstract

본 발명은 복수의 셀 스택 조립체를 수용하는 배터리 팩에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 배터리 팩은 셀 스택 조립체가 안착되는 공간을 제공하는 팩 케이스; 를 포함하고, 상기 팩 케이스는, 셀 스택 조립체의 하부를 지지하는 베이스 플레이트; 상기 셀 스택 조립체의 측부를 지지하도록 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 중공 구조의 측벽; 및 상기 팩 케이스의 공간을 구획하도록 상기 베이스 플레이트와 결합되는 격벽; 을 포함하고, 상기 측벽은 내부에 가스가 이동할 수 있는 가스 유로; 및 상기 가스 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 가스 유로 상에 형성된 관통홀; 을 포함하고, 상기 측벽은 내부에 단열재 및 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층이 코팅된 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 배터리 팩은 가스가 유입되는 통로에 단열재 또는 난연제 등을 적용하여 고온의 가스로 내부 구조가 붕괴되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

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 전압 이 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 배터 리 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 스택 조립체를 먼저 구성한다.

도 1은 셀 스택 조립체(10)가 수용되는 종래의 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(20)를 나타낸 것이다. 상기 팩 케이스(20)는 도 1에 도시된 것처럼 셀 스택 조립체(10)가 각각 분리되어 수용될 수 있는 공간을 제공한다. 각 셀 스택 조립체(10)는 팩 케이스(20)의 바닥에 해당하는 베이스 플레이트(30)에 의해 하부가 지지되고, 상기 베이스 플레이트(30)의 테두리를 따라 결합된 측벽(40)에 의해 측부가 지지되고, 격벽(50)에 의해 측부가 지지되면서 동시에 분리될 수 있다.

도 2는 셀 스택 조립체(10)가 모두 수용된 팩 케이스(20)를 나타낸 것으로, 각각의 셀 스택 조립체(10)가 격벽(50)에 의해 분리되어 있다. 추가로 상기 팩 케이스(20)는 도 2에 도시된 것처럼 중심부를 가로지르는 메인벽(60)이 더 구비될 수 있고, 각 셀 스택 조립체(10)는 상기 메인벽(60)과 격벽(50)에 의해 독립된 공간에 안착된다.

한편, 이러한 멀티 배터리 모듈 구조의 배터리 팩은 각 배터리 모듈에서 발생되는 고온의 가스를 용이하게 방출하는 것이 중요하다. 충방전 과정에서 발생한 고온의 가스가 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 배터리 모듈의 열화가 촉진되고, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발이 일어날 수 있다. 또한, 정상적으로 작동하는 타 배터리 모듈로 상기 가스의 열이 전달되어 배터리 팩 내부에 수용된 전체 배터리 모듈이 열화되거나 폭발하는 문제가 생길 수 있다.

종래에는 상기와 같이 내부에서 발생한 고온의 가스를 외부로 방출할 수 있도록 가스 유로가 구비된 배터리 팩 등이 개발되고 있다. 다만, 상기와 같이 가스 유로가 구비되었다 하더라도 고열의 가스로 인해 상기 가스 유로가 녹거나 붕괴되는 일이 빈번하기 때문에 이를 해결할 방안이 요구되는 실정이다.

한국등록특허 제10-2172517호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 내부에서 발생한 고온의 가스를 신속히 외부로 배출할 수 있는 구조의 배터리 팩을 제공하는 것이 목적이다.

또한, 고온의 가스가 발생하더라도 내부 구조가 쉽게 붕괴되지 않는 배터리 팩을 제공하는 것이 목적이다.

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, 셀 스택 조립체가 안착되는 공간을 제공하는 팩 케이스; 를 포함하고, 상기 팩 케이스는, 셀 스택 조립체의 하부를 지지하는 베이스 플레이트; 상기 셀 스택 조립체의 측부를 지지하도록 상기 베이스 플레이트의 테두리에 결합되는 중공 구조의 측벽; 및 상기 팩 케이스의 공간을 구획하도록 상기 베이스 플레이트 및 측벽과 결합되는 격벽; 을 포함하고, 상기 측벽은 내부에 가스가 이동할 수 있는 가스 유로; 및 상기 가스 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 가스 유로 상에 형성된 관통홀; 을 포함하고, 상기 측벽은 내부에 단열재 및 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층이 코팅된 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.

상기 보호층은 상기 관통홀에 인접한 가스 유로 상에 형성될 수 있다.

상기 보호층은 상기 가스 유로 전체에 형성될 수 있다.

상기 가스 유로는 상기 측벽을 따라 연장 형성될 수 있다.

상기 측벽은 외측면에 상기 가스 유로와 외부가 연통되도록 관통 형성된 배출홀을 더 포함할 수 있다.

상기 측벽은 상기 가스 유로 상부로 소정 간격 이격되어 형성된 보조 유로; 및 상기 관통홀의 상부에 형성되어 팩 케이스의 공간이 상기 보조 유로와 연통되도록 형성된 보조홀; 을 더 포함하고, 상기 보호층은 상기 보조홀에 인접한 보조 유로 상에 형성될 수 있다.

상기 보호층음 상기 보조 유로 전체에 형성될 수 있다.

상기 측벽은 외측면에 상기 보조 유로와 외부가 연통되도록 관통 형성된 보조 배출홀을 더 포함할 수 있다.

상기 팩 케이스는 상기 셀 스택 조립체의 상부를 덮도록 상기 측벽 및 격벽과 결합하는 상부 커버를 더 포함하고, 상기 상부 커버는 내부에 가스가 이동할 수 있는 상부 유로; 및 상기 상부 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 상부 유로 상에 형성된 상부홀; 을 포함하고, 상기 상부 커버는 내부에 단열재 및 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층이 코팅될 수 있다.

상기 보호층은 상기 상부홀에 인접한 상부 유로 상에 형성될 수 있다.

상기 보호층은 상기 상부 유로 전체에 형성될 수 있다.

상기 측벽은 상단에 상부로 개방된 유로홈을 더 포함하고, 상기 유로홈은 상기 측벽의 가스 유로를 따라 연장 형성될 수 있다.

상기 상부 커버는 테두리부가 상기 측벽의 상단에 형성된 유로홈의 상부를 덮도록 상기 측벽과 결합되고, 상기 유로홈과 상부 유로가 연통되도록 개구된 연통홀을 상기 테두리부에 포함할 수 있다.

상기 보호층은 상기 유로홈 상에 형성될 수 있다.

측벽은 외측면에 상기 가스 유로 및 보조홈과 연통되도록 관통 형성된 배출홀을 더 포함할 수 있다.

상기 팩 케이스는 중심부를 가로지르며 상기 베이스 플레이트와 결합하는 중공의 메인벽을 더 포함하고, 상기 메인벽은 내부에 가스가 이동할 수 있는 메인 유로; 및 상기 메인 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 메인 유로 상에 형성된 메인홀; 을 포함하고, 상기 보호층은 상기 메인홀에 인접한 메인 유로 상에 형성될 수 있다.

상기 메인벽의 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나는 상기 메인 유로가 외부와 연통되도록 개구될 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 셀 스택 조립체를 수용하는 배터리 팩에 있어서, 고온의 가스로부터 야기되는 내부 구조의 붕괴를 방지함으로써 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 배터리 팩에 포함된 팩 케이스를 나타낸 것이다.
도 2는 셀 스택 조립체를 수용한 종래의 팩 케이스를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스의 사시도이다.
도 4는 상부 커버를 제거한 팩 케이스의 부분 사시도 및 부분 단면도이다.
도 5는 팩 케이스 상에 형성된 보호층의 예시를 든 것이다.
도 6은 상기 도 3의 팩 케이스 일부를 절단하여 나타낸 것이다.
도 7은 상기 도 6에 도시된 팩 케이스의 내부 공간에서 고온의 가스가 발생할 시, 상기 가스의 이동을 나타낸 것이다.
도 8은 측벽 내부의 가스 유로를 따라 이동하는 가스의 이동 경로를 나타낸 것이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 측벽 일부의 단면 사시도 및 단면도이다.
도 10은 상기 보조홀을 통해 보조 유로로 유입된 가스의 이동 경로를 나타낸 것이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩 일부의 단면 사시도이다.
도 12는 상기 도 11의 배터리 팩에서 상부 커버를 제외시켜 나타낸 것이다.
도 13은 상기 도 11의 배터리 팩에서 상부 유로를 통해 이동하는 가스의 이동 경로를 나타낸 것이다.
도 14는 배터리 팩의 일부에 대한 단면 사시도이다.
도 15는 상부 커버를 제거한 팩 케이스 일부 및 부분 단면을 나타낸 것이다.
도 16은 팩 케이스 내부 공간에서 고온의 가스가 발생할 시, 상기 가스의 이동을 나타낸 것이다.
도 17은 팩 케이스 내부에서 발생한 고온의 가스가 메인벽을 통해 이동하는 경로를 나타낸 것이다.

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 이들을 대체할 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 복수의 셀 스택 조립체를 수용하는 배터리 팩에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 배터리 팩은 가스가 유입되는 통로에 단열재 또는 난연제 등을 적용하여 고온의 가스로 내부 구조가 붕괴되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 셀 스택 조립체는 일렬로 적층된 복수의 셀을 포함한다.

상기 셀은 음극 및 양극을 포함하는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체, 상기 전극과 전기적으로 연결된 전극 리드 및 상기 전극 리드가 외부로 도출되도록 상기 전극 조립체를 감싸서 밀봉하는 전지 케이스로 구성된다.

상기 셀 스택 조립체는 복수의 셀을 포함하는 셀 스택과 상기 셀 스택에 포함된 전극 리드와 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하고, 상기 셀 스택의 전면 및 후면에 각각 결합되는 버스바 프레임을 포함한다. 또한, 상기 버스바 프레임을 덮도록 결합되는 엔드 플레이트를 포함한다. 더불어 상기 셀 스택 조립체는 상기 셀 스택이 외부 충격으로부터 보호될 수 있도록 상기 셀 스택의 둘레를 감싸고 상기 버스바 프레임 또는 엔드 플레이트와 결합되는 모듈 프레임을 더 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 9 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 11 내지 도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이고, 도 14 내지 도 17은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 배터리 팩에 관한 것이다.

이하, 각 도면들을 참조하여 각 실시형태에 따른 본 발명의 배터리 팩에 대해 설명한다.

(제1 실시형태)

도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 팩 케이스(1000)의 사시도이고, 도 4는 상부 커버(500)를 제거한 팩 케이스(1000)의 부분 사시도 및 부분 단면도이다.

본 발명의 배터리 팩은 셀 스택 조립체가 안착되는 공간을 제공하는 팩 케이스(1000)를 포함한다.

상기 팩 케이스(1000)는 베이스 플레이트(100), 측벽(200), 격벽(300) 및 상부 커버(500)를 포함한다. 더불어 상기 팩 케이스(1000)는 내부 공간을 크게 두 개의 구역으로 나누는 메인벽(400)을 더 포함할 수 있다.

상기 베이스 플레이트(100)는 팩 케이스(1000)에 수용되는 각 셀 스택 조립체의 하부를 지지하는 역할을 한다.

상기 베이스 플레이트(100)는 필요에 따라 수용된 셀 스택 조립체의 과열을 방지하기 위해 내부에 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 구비될 수도 있다.

상기 격벽(300)은 베이스 플레이트(100)에 안착된 복수의 셀 스택 조립체를 분리시키고, 상기 분리된 셀 스택 조립체의 측부를 지지하는 역할을 한다.

상기 격벽(300)은 도 4에 도시된 것처럼 팩 케이스(1000)의 길이 방향(d1)을 따라 소정 간격 이격되도록 베이스 플레이트(100)에 결합된다.

상기 격벽(300)은 팩 케이스(1000) 내부 공간을 구획하고, 상기 구획된 각 공간에 셀 스택 조립체가 각각 분리되어 안착될 수 있도록 한다.

상기 측벽(200)은 상기 베이스 플레이트(100) 상에 안착된 셀 스택 조립체의 측부를 지지하고, 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.

상기 측벽(200)은 상기 베이스 플레이트(100)의 테두리를 따라 결합된다.

상기 측벽(200)은 중공 구조를 가지며, 상기 중공을 통해 가스가 이동할 수 있다. 구체적으로 상기 측벽(200)은 도 4에 도시된 것처럼 내부에 가스가 이동할 수 있는 가스 유로(220), 및 상기 격벽(300)에 의해 구획된 공간과 연통되도록 상기 가스 유로(220) 상에 형성된 관통홀(210)을 포함한다. 따라서, 팩 케이스(1000) 내부에 수용된 복수의 셀 스택 조립체 중 어느 하나의 셀 스택 조립체가 열화되어 고온의 가스가 방출되면, 상기 가스는 측벽(200)의 내측면에 형성된 관통홀(210)을 통해 가스 유로(220)로 유입될 수 있다.

상기 가스 유로(220)는 측벽(200)을 따라 연장 형성될 수 있다.

하나의 측벽(200)은 격벽(300)에 의해 구획된 복수의 공간과 인접하므로, 하나의 가스 유로(220) 상에는 소정 간격으로 이격된 복수의 관통홀(210)이 형성될 수 있다.

상기 측벽(200)은 외측면에 상기 가스 유로(220)와 외부가 연통되도록 관통 형성된 배출홀(230)을 더 포함하며, 가스 유로(220)를 통해 이동하는 가스는 상기 배출홀(230)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 상부 커버(500)는 베이스 플레이트(100) 상에 안착된 셀 스탭 조립체의 상부를 덮도록 상기 측벽(200) 및 격벽(300)과 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 상부 커버(500)는 테두리부가 상기 베이스 플레이트(100) 상에 사각틀 형상으로 구비된 측벽(200)의 상단과 결합된다. 추가적으로 상기 상부 커버(500)는 각 격벽(300)의 상단과 나사결합되어 보다 안정적으로 결합될 수 있다.

상기 상부 커버(500)는 각 셀 스택 조립체의 상부를 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.

상기 팩 케이스(1000)는 도 4에 도시된 것처럼 중심부를 가로지르며 상기 베이스 플레이트(100)와 결합하는 메인벽(400)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 격벽(300)은 양단이 각각 상기 메인벽(400) 및 측벽(200)과 결합되어 팩 케이스(1000) 내부 공간을 구획한다.

본 발명의 배터리 팩은 상기 팩 케이스(1000)에 단열재(C2) 및 난연제(C1) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층(C)이 코팅된 것을 특징으로 한다. 예컨대, 상기 보호층(C)은 팩 케이스(1000)에 포함된 측벽(200)에 적용될 수 있다.

상기 보호층(C)은 슬러리 형태의 단열재(C2) 또는 난연제(C1) 등을 목적하는 구역의 표면상에 도포함으로써 형성될 수 있다.

상기 단열재(C2)는 유기질 밀 무기질 중 적어도 어느 하나의 종류를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 단열재(C2)는 코르크, 면, 펠트, 탄화물, 고무류 등이 될 수 있으며, 석면, 유리솜, 석열솜, 규조토, 탄산마그네슘 분물 등이 될 수 있다. 다만, 상기 단열재(C2)의 종류가 상기 나열된 것으로 한정되는 것은 아니며, 열 전도율이 작거나, 또는 열 전달을 저지할 수 있는 어떠한 것도 사용할 수 있다.

상기 난연제(C1)는 할로겐계 난연제(C1), 인계 난연제(C1) 또는 무기화합물 난연제(C1) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 난연제(C1)는 트리브로모 페녹시에탄, 테트라 브로모 비스페놀-A(TBBA), 옥타브로모 디 페닐에테르, 칼슘 브로마이드, 브롬화 에폭시 올리고머, 브롬화 폴리 카보네이트 올리고머, 염소 화 파라핀, 염소화 폴리에틸렌, 지환족 염소계 난연제(C1), 적인, 인산 암모늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 붕산, 산화안티몬, 수산화주석, 산화주석, 산화몰리브덴, 지르코늄 화합물, 붕산염, 칼슘염 등이 될 수 있다. 다만, 상기 난연제(C1)의 종류가 나열된 것으로 한정되는 것은 아니며, 연소를 방해할 수 있는 어떠한 것도 사용할 수 있다.

도 5는 팩 케이스(1000) 상에 형성된 보호층(C)의 예시를 든 것이다.

상기 보호층(C)은 도 5(a)에 도시된 것처럼 난연제(C1)만 포함하거나, 또는 도 5(b)에 도시된 것처럼 단열재(C2)만 포함할 수 있다. 또는 상기 난연제(C1) 및 단열재(C2) 모두를 포함할 수도 있는데, 이때는 연소를 방해하는 난연제(C1)가 바깥에 위치하고, 열전달을 방해하는 단열재(C2)를 상기 팩 케이스(1000)와 상기 난연제(C1) 사이에 개재되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 보호층(C)은 보다 구체적으로 상기 가스 유로(220) 상에 형성된다.

상기 보호층(C)은 고온의 가스에서 전해지는 고열로부터 상기 가스 유로(220)를 보호할 목적으로 적용된다.

일반적으로, 열 폭주한 셀 스택 조립체로부터 발생된 가스는 매우 고열의 온도를 갖는다. 따라서, 상기 가스가 초반에 접촉하는 구조물은 상기 고열로 인해 녹거나 붕괴될 위험이 크다.

상기 보호층(C)은 관통홀(210)을 통과한 고온의 가스가 비교적 먼저 접촉하게 되는 가스 유로(220)를 보호할 목적으로 상기 관통홀(210)에 인접한 가스 유로(220) 상에 형성된다.

도 4의 부분 단면도를 참조하면, 가스 유로(220)의 내측면 일부에 보호층(C)이 코팅되어 있다.

도 6은 도 3의 팩 케이스(1000) 일부를 절단하여 나타낸 것이다. (다만, 이해의 편의를 위해 도 7에서 셀 스택 조립체는 생략하여 나타내었다.)

상기 도 6에 따르면, 보호층(C)이 관통홀(210)을 통해 노출된 가스 유로(220)의 안측면에 형성되어 있다.

도 7은 상기 도 6에 도시된 팩 케이스(1000)의 내부 공간에서 고온의 가스가 발생할 시, 상기 가스의 이동(G)을 간단히 나타낸 것이다.

상기 도 7에 도시된 것처럼 고온의 가스는 구획된 공간에서 발생하여 관통홀(210)을 통과하고, 가스 유로(220)를 통해 이동한다. 이때, 상기 가스는 관통홀(210)을 통해 노출된 가스 유로(220)의 벽면에 형성된 보호층(C)에 가장 먼저 접하게 된다.

상기 보호층(C)은 상기 가스의 열기로부터 측벽(200) 내부의 가스 유로(220)를 보호한다.

도 8은 측벽(200) 내부의 가스 유로(220)를 따라 이동하는 가스의 이동(G) 경로를 나타낸 것이다.

상기 가스는 도 8에 도시된 것처럼 각 구획 공간에서 관통홀(210)을 통해 가스 유로(220)로 유입된다. 이후, 상기 측벽(200)을 따라 형성된 가스 유로(220)를 이동한 후, 배출홀(230)을 통해 외부로 배출된다.

상기 보호층(C)은 도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼 관통홀(210)에 인접한 가스 유로(220) 상에 형성될 수 있으며, 또는 상기 가스 유로(220) 전체에 걸쳐 형성될 수도 있다.

(제2 실시형태)

본 발명의 제2 실시형태에 따른 배터리 팩은 가스 유로(220) 외에 상기 가스 유로(220) 기능을 보조할 수 있는 보조 유로(250)가 측벽(200)에 추가로 형성된다.

도 9는 제2 실시형태에 따른 배터리 팩에 포함된 측벽(200) 일부의 단면 사시도 및 단면도이다.

상기 측벽(200)은 도 9에 도시된 것처럼 상기 가스 유로(220) 상부로 소정 간격 이격되어 형성된 보조 유로(250) 및 상기 관통홀(210)의 상부에 형성된 보조홀(240)을 더 포함한다.

상기 보조홀(240) 및 보조 유로(250)는 관통홀(210) 및 가스 유로(220)의 기능을 보조하기 위해 적용될 수 있다. 따라서, 상기 보조홀(240) 및 보조 유로(250)의 직경 및 크기 등은 관통홀(210) 및 가스 유로(220) 보다 작을 수 있다.

상기 보조홀(240)은 상기 보조 유로(250)와 팩 케이스(1000)의 공간을 연통시키도록 보조 유로(250) 상에 형성된다.

상기 보조홀(240)을 통해 보조 유로(250)로 유입된 가스는 가스 유로(220)로 유입된 가스와 다른 경로로 외부 배출될 수 있다. 즉, 상기 측벽(200)은 도 9에 도시된 것처럼 외측면에 상기 보조 유로(250)와 외부가 연통되도록 관통 형성된 보조 배출홀(260)을 더 포함할 수 있다.

상기 보조 배출홀(260)은 보조 유로(250)가 외부와 연통되도록 상기 보조 유로(250) 상에 형성된다.

도 10은 상기 보조홀(240)을 통해 보조 유로(250)로 유입된 가스의 이동(G) 경로를 나타낸 것이다.

상기 도 10에 따르면, 팩 케이스(1000) 내부 공간에서 발생한 고온의 가스는 관통홀(210) 및 보조홀(240)을 통해 각각 가스 유로(220) 및 보조 유로(250)로 유입된다.

상기 보조홀(240)을 통해 보조 유로(250)로 유입된 가스는 상기 보조 유로(250)를 이동하고, 상기 보조 유로(250)와 연통된 어느 하나의 보조 배출홀(260)을 통해 신속히 외부로 배출될 수 있다.

복수의 보조홀(240)은 상기 하나의 보조 유로(250) 상에 복수로 형성될 수 있다.

제2 실시형태에 따른 배터리 팩은 상기 보호층(C)이 상기 보조 유로(250) 상에도 형성되는 것이 특징이다. 바람직하게 상기 보호층(C)은 상기 보조홀(240)에 인접한 보조 유로(250) 상에 형성된다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 보호층(C)이 보조홀(240)을 통해 노출된 보조 유로(250) 상에 코팅되어 있다.

상기 보호층(C)은 가스 유로(220)에서와 마찬가지로 상기 보조 유로(250) 전체에 코팅되어 형성될 수도 있다.

(제3 실시형태)

본 발명의 제3 실시형태에 따른 배터리 팩은 상부 커버(500)에 가스이 이동하는 유로가 형성된다.

구체적으로 상기 상부 커버(500)는 내부에 가스가 이동할 수 있는 상부 유로(520) 및 상기 상부 유로(520) 상에 형성된 상부홀(510)을 포함한다.

도 11은 제3 실시형태에 따른 배터리 팩 일부의 단면 사시도이다.

상기 상부 커버(500)는 도 11에 도시된 것처럼 내부에 가스가 이동할 수 있는 상부 유로(520), 및 상기 상부 유로(520)가 격벽(300)에 의해 구획된 팩 케이스(1000)의 공간과 연통되도록 상기 상부 유로(520) 상에 형성된 상부홀(510)을 포함한다.

상기 상부 유로(520)는 도시된 것처럼 팩 케이스(1000)의 폭 방향(d2)을 따라 연장 형성될 수 있고, 팩 케이스(1000)의 길이 방향(d1)을 따라 연장 형성될 수 있으며, 또는 팩 케이스(1000)의 폭 방향(d2)과 길이 방향(d1)을 따라 지그재그 연장된 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 상부 커버(500)의 하단에는 상기 도 11에 도시된 것처럼 상부 유로(520)와 연결된 상부홀(510)이 형성될 수 있으며, 상기 상부홀(510)은 하부에 위치한 셀 스택 조립체에서 발생한 고온의 가스가 상기 상부 유로(520)로 유입될 수 있도록 하방을 향해 개구되어 있다.

상기 상부 커버(500)를 통해 유입된 가스는 상부 유로(520)를 따라 상부 커버(500) 내부에서 이동한 후, 측벽(200)으로 이동할 수 있다. 따라서, 이 경우 상기 측벽(200) 내에는 상기 상부 커버(500)의 상부 유로(520)와 연통되는 별도의 유로가 형성될 수 있다.

도 12는 상기 도 11의 배터리 팩에서 상부 커버(500)를 제외시켜 나타낸 것이다.

상기 도 12에 따르면, 상기 측벽(200)은 상단에 상부로 개방된 유로홈(270)을 더 포함하고, 상기 유로홈(270)은 상기 측벽(200)의 가스 유로(220)를 따라 연장 형성된다.

상기 상부 커버(500)는 상기 유로홈(270)과 상부 유로(520)가 연통되도록 개구된 연통홀(530)을 테두리부에 포함한다.

상기 상부 커버(500)는 테두리부가 상기 측벽(200)의 상단에 형성된 유로홈(270)의 상부를 덮도록 상기 측벽(200)과 결합되고, 상기 유로홈(270)과 상부 유로(520)가 연통되도록 개구된 연통홀(530)을 상기 테두리부에 포함한다.

상기 상부 커버(500)는 도 11에 도시된 것처럼 상기 유로홈(270)이 상부 유로(520)와 연통되도록 테두리부가 측벽(200)의 상단에 결합된다.

상기 상부 커버(500)는 내부에 단열재(C2) 및 난연제(C1) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층(C)이 코팅되어 있는 것이 특징이다.

도 11에 도시된 것처럼 상기 보호층(C)은 상부홀(510)을 통해 노출된 상부 유로(520)의 일측면에 코팅될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보호층(C)은 상기 상부홀(510)에 인접한 상부 유로(520) 상에 형성된다.

상기 보호층(C)은 상기 상부 유로(520) 전체에 코팅 형성될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 상기 보호층(C)은 도 12에 도시된 것처럼 상기 유로홈(270) 상에 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 측벽(200) 내부의 유로홈(270)은 상기 보호층(C)에 의해서 상부 유로(520)를 통해 이동하는 고온의 가스로부터 보호받을 수 있다.

도 13은 상기 도 11의 배터리 팩에서 상부 유로(520)를 통해 이동하는 가스의 이동(G) 경로를 나타낸 것이다.

상기 도 13에 따르면, 상부홀(510)을 통해 상부 유로(520)로 유입된 고온의 가스는 상기 상부 유로(520)를 따라 상부 커버(500)의 단부로 이동한다. 이때, 상기 상부홀(510)에 인접한 상부 유로(520) 상에 코팅된 보호층(C)은 상기 상부홀(510)을 통해 유입되는 고온의 가스로부터 상부 유로(520)가 연소되거나 과열되는 것을 억제하여 보호한다.

상기 상부 커버(500)의 단부로 이동한 가스는 연통홀(530)을 통해 연통되어 있는 측벽(200)의 유로홈(270)에 유입되고, 상기 유로홈(270)을 따라 이동한다. 이때, 상기 연통홀(530)에 인접한 유로홈(270) 표면에 보호층(C)이 코팅될 경우, 상기 보호층(C) 또한 고온의 가스로부터 유로홈(270)을 보호할 수 있다.

상기 측벽(200)은 제1 실시형태와 마찬가지로 상기 가스 유로(220)와 외부를 연통시키는 배출홀(230)을 더 포함할 수 있는데, 이때의 배출홀(230)은 상기 가스 유로(220)의 상부에 형성된 유로홈(270)과도 연결된다. 따라서, 상기 유로홈(270) 및 가스 유로(220)를 따라 이동하는 고온의 가스는 각각 상기 배출홀(230)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

(제4 실시형태)

본 발명의 제4 실시형태에 따른 배터리 팩은 중공의 메인벽(400)을 포함한다.

도 14는 배터리 팩의 일부에 대한 단면 사시도이고, 도 15는 상부 커버(500)를 제거한 팩 케이스(1000) 일부 및 부분 단면을 나타낸 것이다.

상기 도 14에 따르면 상기 메인벽(400)은 내부에 가스가 이동할 수 있는 메인 유로(410)를 포함하고, 상기 메인 유로(410)가 상기 격벽(300)에 의해 구획된 팩 케이스(1000)의 공간과 연통되도록 상기 메인 유로(410) 상에 형성된 메인홀(420)을 포함한다.

상기 메인 유로(410)는 메인벽(400)을 따라 수평 방향으로 연장 형성된다.

본 발명의 보호층(C)은 메인 유로(410) 상에 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 보호층(C)은 상기 메인홀(420)에 인접한 메인 유로(410) 상에 형성된다.

구체적으로 상기 메인벽(400)은 도 15에 도시된 것처럼 수직 방향으로 돌출되고, 팩 케이스(1000)의 길이 방향(d1)을 따라 연장 형성되어 팩 케이스(1000) 내부 공간을 반으로 나누는 분리부(400a), 분리부(400a)의 하부를 지지하도록 상기 분리부(400a)의 하단과 결합하는 바닥부(400c) 및 상기 분리부(400a)의 양측에서 내부에 중공이 형성되도록 상기 분리부(400a) 및 바닥부(400c)와 결합하는 한쌍의 커버부(400b)로 구성된다.

상기 보호층(C)은 상기 분리부(400a)의 양측에 코팅될 수 있다.

상기 메인홀(420)을 통해 메인 유로(410)로 유입된 고온의 가스는 상기 메인 유로(410)를 통해 이동하여 외부로 배출될 수 있다.

도 16 도 17은 팩 케이스(1000) 내부에서 발생한 고온의 가스가 메인벽(400)을 통해 이동하는 경로를 간단히 나타낸 것이다.

상기 고온의 가스는 메인홀(420)을 통해 커버부(400b) 및 분리부(400a)로 형성된 메인 유로(410)로 유입된다. 이후, 상기 가스는 상기 메인벽(400)을 따라 형성된 메인 유로(410)를 통해 이동한다.

상기 메인벽(400)은 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나가 개구되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로 상기 메인벽(400)의 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나는 상기 메인 유로(410)가 외부와 연통되도록 개구되어 있을 수 있고, 메인 유로(410)를 통해 이동하는 가스는 상기 개구된 메인벽(400)의 단부를 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 도 17에 따르면, 메인벽(400)의 전단부가 개구되어 메인 유로(410)가 상기 전단부를 통해 외부로 노출되어 있다. 팩 케이스(1000) 내부에서 발생한 고온의 가스는 메인홀(420)을 통해 메인 유로(410)로 유입되어 메인벽(400)의 전단부로 이동하고, 상기 메인벽(400)의 전단의 개구부를 통해 배출될 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.

10: (종래 기술) 셀 스택 조립체
20: (종래 기술) 팩 케이스
30: (종래 기술) 베이스 플레이트
40: (종래 기술) 측벽
50: (종래 기술) 격벽
60: (종래 기술) 메인벽
1000: 팩 케이스
100: 베이스 플레이트
200: 측벽
210: 관통홀
220: 가스 유로
230: 배출홀
240: 보조홀
250: 보조 유로
260: 보조 배출홀
270: 유로홈
300: 격벽
400: 메인벽
400a: 분리부
400b: 커버부
400c: 바닥부
410: 메인 유로
420: 메인홀
500: 상부 커버
510: 상부홀
520: 상부 유로
530: 연통홀
C: 보호층
C1: 난연제
C2: 단열재
G: 가스 이동
d1: 팩 케이스 길이 방향
d2: 팩 케이스 폭 방향

Claims

복수의 셀 스택 조립체를 수용하는 배터리 팩에 있어서,
셀 스택 조립체가 안착되는 공간을 제공하는 팩 케이스; 를 포함하고,
상기 팩 케이스는,
셀 스택 조립체의 하부를 지지하는 베이스 플레이트;
상기 셀 스택 조립체의 측부를 지지하도록 상기 베이스 플레이트의 테두리를 따라 결합되는 중공 구조의 측벽; 및
상기 팩 케이스의 공간을 구획하도록 상기 베이스 플레이트와 결합되는 격벽; 을 포함하고,
상기 측벽은 내부에 가스가 이동할 수 있는 가스 유로; 및 상기 가스 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 가스 유로 상에 형성된 관통홀; 을 포함하고,
상기 측벽은 내부에 단열재 및 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층이 코팅된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 보호층은 상기 관통홀에 인접한 가스 유로 상에 형성되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 보호층은 상기 가스 유로 전체에 형성되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 가스 유로는 상기 측벽을 따라 연장 형성되는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 측벽은 외측면에 상기 가스 유로와 외부가 연통되도록 관통 형성된 배출홀을 더 포함하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 측벽은 상기 가스 유로 상부로 소정 간격 이격되어 형성된 보조 유로; 및 상기 관통홀의 상부에 형성되어 팩 케이스의 공간이 상기 보조 유로와 연통되도록 형성된 보조홀; 을 더 포함하고,
상기 보호층은 상기 보조홀에 인접한 보조 유로 상에 형성되는 배터리 팩.
제6항에 있어서,
상기 보호층음 상기 보조 유로 전체에 형성되는 배터리 팩.
제6항에 있어서,
상기 측벽은 외측면에 상기 보조 유로와 외부가 연통되도록 관통 형성된 보조 배출홀을 더 포함하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 팩 케이스는 상기 셀 스택 조립체의 상부를 덮도록 상기 측벽 및 격벽과 결합하는 상부 커버를 더 포함하고,
상기 상부 커버는 내부에 가스가 이동할 수 있는 상부 유로; 및 상기 상부 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 상부 유로 상에 형성된 상부홀; 을 포함하고,
상기 상부 커버는 내부에 단열재 및 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 보호층이 코팅된 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 보호층은 상기 상부홀에 인접한 상부 유로 상에 형성되는 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 보호층은 상기 상부 유로 전체에 형성되는 배터리 팩.
제9항에 있어서,
상기 측벽은 상단에 상부로 개방된 유로홈을 더 포함하고,
상기 유로홈은 상기 측벽의 가스 유로를 따라 연장 형성되는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
상기 상부 커버는 테두리부가 상기 측벽의 상단에 형성된 유로홈의 상부를 덮도록 상기 측벽과 결합되고, 상기 유로홈과 상부 유로가 연통되도록 개구된 연통홀을 상기 테두리부에 포함하는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
상기 보호층은 상기 유로홈 상에 형성되는 배터리 팩.
제12항에 있어서,
측벽은 외측면에 상기 가스 유로 및 보조홈과 연통되도록 관통 형성된 배출홀을 더 포함하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 팩 케이스는 중심부를 가로지르며 상기 베이스 플레이트와 결합하는 중공의 메인벽을 더 포함하고,
상기 메인벽은 내부에 가스가 이동할 수 있는 메인 유로; 및 상기 메인 유로가 상기 격벽에 의해 구획된 팩 케이스의 공간과 연통되도록 상기 메인 유로 상에 형성된 메인홀; 을 포함하고,
상기 보호층은 상기 메인홀에 인접한 메인 유로 상에 형성되는 배터리 팩.
제16항에 있어서,
상기 메인벽의 전단 및 후단 중 적어도 어느 하나는 상기 메인 유로가 외부와 연통되도록 개구된 배터리 팩.