JP2018535528A - 冷却水の漏水安全装置を備えたバッテリーパック - Google Patents

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Abstract

本発明は、所定の間隔で配列された複数のセルモジュールを有するセルモジュールアセンブリと、前記セルモジュールアセンブリを囲んで支持するパック構造物と、前記セルモジュールと接触するように配置された冷却水パイプと、前記パック構造物内に設けられ、前記冷却水パイプで冷却水の漏水が発生したときそれを吸収する吸収体と、を含むバッテリーパックを提供する。

Description

本発明は、冷却水の漏水安全装置を備えたバッテリーパックに関し、より詳しくは、セルモジュールを冷却するための冷却流路が備えられ、前記冷却流路を通じて供給される冷却水が漏水したときの安全性を確保できる構造を有するバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１６年７月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００８４８０９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
リチウム二次電池は複数の単位セルが連結されて１つのパックを構成して、自動車バッテリーや電力貯蔵装置などのように高エネルギーを要する分野に広く適用される。
しかし、複数の単位セルからなるバッテリーパックは、過充電されると、発熱とともに膨れ（swelling）が発生して、モジュールの外側に盛り上がるように膨張する変形が生じ得る。
このようなバッテリーパックを冷却するため、バッテリーパックのケース内部には冷却水を流して熱交換を行う冷却流路が備えられることが一般的である。これと関連して、特許文献１には、長期の連続運転中にセパレータなどの電池構成部材の冷却水と接触する部分が腐食するか、または、冷却水の電導度が高くなって電池性能が低下することを防止し、漏水したときの安全性を確保できる積層型固体高分子型燃料電池が開示されている。
また、特許文献２には、バッテリーセルを内蔵し、その一側に冷却水流入パイプ及び流出パイプが備えられている水冷式単位サブモジュールに結合した状態で、前記単位サブモジュールの内部に冷却水を循環させる構成を有する水冷式バッテリーモジュール用水冷装置が開示されている。
しかし、従来の冷却流路は、ケース内部で多くの空間を占めるだけでなく、冷却水の漏液が発生する場合、ケースの内部で至る所に流れてバッテリーの故障や安全事故を引き起こし得るという弱点がある。
特開２００１−２９７７８４号公報 韓国特許公開第２０１５−０１１１７５７号公報
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、冷却水が漏水したとき、流動を抑制することで漏液によるバッテリーの故障を防止できる構造を有するバッテリーパックを提供することを目的とする。
また、本発明は、冷却水の漏水を効果的に感知して、危険発生を認知し報告できる構造を有するバッテリーパックを提供することを他の目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、所定の間隔で配列された複数のセルモジュールを有するセルモジュールアセンブリと、前記セルモジュールアセンブリを囲んで支持するパック構造物と、前記セルモジュールと接触するように配置された冷却水パイプと、前記パック構造物内に設けられ、前記冷却水パイプで冷却水の漏水が発生したときそれを吸収する吸収体と、を含むバッテリーパックを提供する。
前記吸収体は、前記冷却水を吸収して固形化した状態で維持する高吸収性樹脂からなることが望ましい。
前記冷却水パイプは、隣接したセルモジュールの間に配置され、前記吸収体は、前記セルモジュールの下部に配置され得る。
前記セルモジュールアセンブリの下部に位置する放熱プレートをさらに含み、前記吸収体は、前記セルモジュールと前記放熱プレートとの間に介在されることが望ましい。
本発明によるバッテリーパックには、前記吸収体に前記冷却水が吸収されたことを感知する水分感知センサーを設けることができる。
前記水分感知センサーは、前記吸収体の内部に挿入されることが望ましい。
前記水分感知センサーは、ワイヤ状、バー状または板状からなって、前記吸収体の内部に水平に配列され得る。
代案的に、前記吸収体の両端に隣接した部分に対する縫製処理によって、断面が円形または楕円形である収容部が前記吸収体の長さ方向に延びて形成され、前記水分感知センサーは前記吸収体の前記収容部に挿入され得る。
前記吸収体は、前記セルモジュールの底面を支持可能な長方形本体を有することが望ましい。
本発明の他の態様によれば、冷却流路が備えられたバッテリーパックに設けられるものであって、セルモジュールの下部に配置される長方形本体を有する吸収体と、前記吸収体の内部に挿入されて、前記吸収体に漏水された冷却水が吸収されたことを感知する水分感知センサーと、を含むバッテリーパックの安全装置が提供される。
本発明によれば、冷却水が漏水したとき、吸収体に冷却水が吸収されて固形化した状態で維持されるため、パック内で冷却水が流動することを防止して、漏水によるバッテリー故障を防止することができる。
また、吸収体内に配置された水分感知センサーによって冷却水の漏水を感知し、危険が発生したときそれを報告することで、追加的な故障の発生を根本的に防止することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の望ましい実施例によるバッテリーパックの断面図である。 図１の吸収体に水分感知センサーが設けられた構成例を示した斜視図である。 図１の吸収体に水分感知センサーが設けられた構成例を示した斜視図である。 図１の吸収体に水分感知センサーが設けられた構成例を示した斜視図である。
図１は、本発明の望ましい実施例によるバッテリーパックの断面図である。
図１を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるバッテリーパックは、複数のセルモジュール１００を有するセルモジュールアセンブリ、セルモジュール１００を支持するパック構造物１０、セルモジュール１００と接触するように配置された冷却水パイプ１１０、及び冷却水パイプ１１０から冷却水が漏水したとき、それを吸収してバッテリーの故障を防止する安全装置である吸収体１３０を含む。
セルモジュールアセンブリは、所定の間隔で配列された複数のセルモジュール１００を備える。望ましくは、それぞれのセルモジュール１００にはパウチ型二次電池からなる複数のセルが内蔵されている。複数のセルはセルモジュール１００の本体内に所定の間隔で配列されて積層構造を成す。
パック構造物１０は、セルモジュールアセンブリを囲んで支持する部分であって、多様な素材によって多様な形態で構成され得る。
冷却水パイプ１１０は、セルモジュール１００で発生する熱を冷却する冷却水を流すための冷却流路を提供するパイプである。冷却水パイプ１１０はセルモジュール１００の側面と接触するように配置される。限定された設置空間を効率的に活用するため、冷却水パイプ１１０は隣接したセルモジュール１００の間に位置して、両方のセルモジュール１００に同時に接触するように配置されることが望ましい。
吸収体１３０は、セルモジュール１００の下部に配置されて、冷却水パイプ１１０から冷却水の漏水が発生したときそれを吸収する。吸収体１３０は、冷却水を吸収して固形化した状態で維持する高吸収性樹脂（SAP：Super Absorbent Polymer）からなることが望ましい。このような構成によって、冷却水が漏水したとき、吸収体１３０に冷却水が吸収されて固形化した状態で維持されるため、パック構造物１０内で冷却水が流動することを効果的に防止することができる。代案的に、吸収体１３０は少なくとも一部に布素材を含んで形成されても良い。
図２に示されたように、吸収体１３０には冷却水が吸収されたことを感知する水分感知センサー１４０が設けられている。水分感知センサー１４０は吸収体１３０の内部に挿入されることが望ましい。このような構成によれば、水分感知センサー１４０によって冷却水の漏水が感知され、危険が発生したとき、それを報告できるようにすることで追加的な故障の発生を防止することができる。水分感知センサー１４０としては極性の異なる一対のセンシング素子を採用し得る。水分感知センサー１４０は実質的に薄板状からなって、吸収体の内部に水平に配列され得る。
他の構成例として、水分感知センサー１４０は、図３に示されたように、バー状からなって、板状の吸収体の内部に挿入され得る。このような形状の水分感知センサー１４０は、パルプを積層して吸収体１３０を形成する工程中に挿入されて吸収体１３０内に介在され得る。
さらに他の構成例として、水分感知センサー１４０は、図４に示されたように、ワイヤ状からなって、吸収体１３０の内部に挿入され得る。この場合、吸収体１３０は、少なくとも端部または全体的に布素材を含むように形成され、吸収体１３０の両端に隣接した部分に対する縫製処理１３５によって、断面が円形または楕円形である収容部が前記吸収体の長さ方向に延びて形成される。吸収体１３０の両端部に収容部が形成されることで、吸収体１３０の中央部分には楕円形の断面を有する部分が存在するようになる。水分感知センサー１４０はワイヤ状の素子が採用されて吸収体１３０の収容部に挿入される。ワイヤ状の水分感知センサー１４０が収容部内に位置することで、取付け状態を安定的に維持することができる。
セルモジュール１００との接触面積を十分確保するため、吸収体１３０はセルモジュール１００の底面を支持可能な長方形の本体を有することが望ましい。
さらに、セルモジュールアセンブリの下部には放熱性能を高めるための所定形状の放熱プレート１２０を設けることができる。このとき、吸収体１３０はセルモジュール１００と放熱プレート１２０との間に介在されて安定的に取り付けられる。このような取付け構造によれば、冷却水が漏水して放熱プレート１２０の底に移動した後、セルモジュール１００に流れ込むことを効果的に遮断することができる。
放熱プレート１２０において、互いに隣接したセルモジュールの間に位置する部分は上狭下広の形状を有し、このとき、冷却水パイプ１１０は上狭下広構造の上端に位置することが望ましい。このような構造によれば、冷却水パイプ１１０で漏水が発生したとき、冷却水が前記上狭下広構造の傾斜面に沿って流れ落ちて吸収体１３０に向かって流れるように誘導できるため、漏液によるバッテリーの故障をより効果的に防止することができる。
上記のような構成を有する本発明の望ましい実施例によるバッテリーパックは、冷却水が漏水したとき、セルモジュール１００の下部に配置された吸収体１３０に冷却水が吸収されて固形化した状態で維持されるため、パック内で冷却水が流動することが防止され、漏水によるバッテリーの故障を防止することができる。
また、冷却水が漏水して吸収体１３０に吸収された場合は、吸収体１３０内に設けられた水分感知センサーによって冷却水の漏水が感知されてバッテリー管理システムに報告できるため、追加的な故障の発生を防止することができる。
本発明によれば、冷却水の漏水による故障を防止でき、冷却水の流動による追加的な故障の発生を防止できるバッテリーパックを具現することができる。
１０ パック構造物
１００ セルモジュール
１１０ 冷却水パイプ
１２０ 放熱プレート
１３０ 吸収体
１４０ 水分感知センサー

Claims (13)

  1. 所定の間隔で配列された複数のセルモジュールを有するセルモジュールアセンブリと、
    前記セルモジュールアセンブリを囲んで支持するパック構造物と、
    前記セルモジュールと接触するように配置された冷却水パイプと、
    前記パック構造物内に設けられ、前記冷却水パイプで冷却水の漏水が発生したときそれを吸収する吸収体と、
    を含むバッテリーパック。
  2. 前記吸収体は、前記冷却水を吸収して固形化した状態で維持する高吸収性樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記冷却水パイプは、隣接したセルモジュールの間に配置され、
    前記吸収体は、前記セルモジュールの下部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  4. 前記セルモジュールアセンブリの下部に位置する放熱プレートをさらに含み、
    前記吸収体は、前記セルモジュールと前記放熱プレートとの間に介在されていることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
  5. 前記吸収体に前記冷却水が吸収されたことを感知する水分感知センサーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  6. 前記水分感知センサーは、前記吸収体の内部に挿入されていることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記水分感知センサーは、ワイヤ状、バー状または板状からなり、前記吸収体の内部に水平に配列されることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記吸収体の両端に隣接した部分に対する縫製処理によって、断面が円形または楕円形である収容部が前記吸収体の長さ方向に延びて形成され、前記水分感知センサーが前記吸収体の前記収容部に挿入されることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
  9. 前記吸収体は、前記セルモジュールの底面を支持可能な長方形本体を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  10. 冷却流路が備えられたバッテリーパックに設けられるものであって、
    セルモジュールの下部に配置される本体を有する吸収体と、
    前記吸収体の内部に挿入されて、前記吸収体に漏水された冷却水が吸収されたことを感知する水分感知センサーと、
    を含むバッテリーパックの安全装置。
  11. 前記水分感知センサーは、ワイヤ状、バー状または板状からなって、前記吸収体の内部に水平に配列されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパックの安全装置。
  12. 前記吸収体の両端に隣接した部分に対する縫製処理によって、断面が円形または楕円形である収容部が前記吸収体の長さ方向に延びて形成され、前記水分感知センサーが前記吸収体の前記収容部に挿入されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパックの安全装置。
  13. 前記吸収体は、前記セルモジュールの底面を支持可能な長方形本体を有することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパックの安全装置。
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