KR101449307B1 - Battery safety device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리의 과충전 상황 발생시 셀 팽창력을 이용하여 조기에 전류를 차단함으로써 배터리의 발화 및 폭발을 방지하여 안전성을 확보하기 위한 배터리 안전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a battery safeguard apparatus for preventing a fire and an explosion of a battery by blocking a current at an early stage by using a cell inflation force when an overcharged state of the battery occurs.
최근에는 화석 연료를 사용함에 따라 환경 오염의 발생을 해결하기 위해 전기자동차, 하이브리드자동차 등의 전기를 주 동력원으로 하는 친환경 자동차가 주목받고 있다.In recent years, in order to solve the environmental pollution caused by the use of fossil fuels, eco-friendly vehicles using electric power such as electric vehicles and hybrid electric vehicles as main power sources have attracted attention.
이러한 친환경 자동차에서는 배터리가 사용되는데, 차량을 구동하기 위해서는 고출력 및 대용량의 배터리가 이용되어야 하는바, 중대형의 배터리가 사용된다.In such an environment-friendly automobile, a battery is used. In order to drive a vehicle, a high-output and large-capacity battery should be used, and a middle- or large-sized battery is used.
이러한 중대형의 배터리는 크키가 커짐에 따라 차량 설치에 용이하지 못하고, 중량이 증가됨에 따라 배터리의 소형화를 위한 개발이 되고 있으며, 최근에는 이를 만족할 수 있는 파우치형 전지가 각광받고 있다.Such a middle- or large-sized battery is not easy to install due to the increase in size of the battery, and has been developed for miniaturization of the battery as the weight is increased. Recently, a pouch-type battery satisfying such a demand has been spotlighted.
이러한 전지는 용량 대비 고출력을 제공할 수 있는 리튬 이차전지가 적용되고 있지만, 이는 안정성이 낮은 문제점이 있어 안정성을 확보할 수 있는 기술이 필요하다.Although a lithium secondary battery capable of providing a high output relative to the capacity is applied to such a battery, there is a problem that the stability is low and a technique for securing stability is needed.
즉, 위에서 설명된 파우치 전지는 과충전시 전압이 상승되고 과열이 발생되며 내부의 가스발생 인해 파우치가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 발생하게 된다. That is, in the pouch battery described above, when the battery is overcharged, the voltage rises and overheating occurs, and a swelling phenomenon occurs in which the pouch is swollen due to internal gas generation.
이를 방지하기 위한 종래의 배터리 안전구조는 셀 스웰링 발생시 배터리 셀을 감싸는 플레이트에 개구부를 형성하고, 셀의 팽창을 개구부로 유도하여 전극 리드가 파단되도록 하였다.In the conventional battery safety structure for preventing this, an opening is formed in a plate surrounding the battery cell when cell swelling occurs, and the electrode lead is broken by guiding the expansion of the cell to the opening.
그러나, 이러한 구조는 충분한 셀 스웰링이 발생되어야만 전극 리드의 파단을 유도할 수 있는데, 셀의 열 폭주 발생전에 셀 스웰링이 충분치 않을 경우 전극 리드의 파단이 열폭주와 동시에 작동하여 전류가 차단되었다 하더라도, 셀의 폭발 및 발화가 일어날 수 있다. 만약, 이를 해소하기 위해 셀 사양이 변경될 경우 셀 팽창력의 변동으로 인하여 설계변경을 필요로 한다.However, such a structure can induce breakage of the electrode lead only when sufficient cell swelling is generated. If the cell swelling is not sufficient before the cell runaway, the electrode lead breaks simultaneously with the heat runout to interrupt the current , Explosion and ignition of the cell may occur. If the cell specification is changed to solve this problem, the design change is required due to the fluctuation of the cell expansion force.
또한, 이러한 방식은 셀의 면방향의 팽창을 허용하는 공간을 만들어야 하므로 패키지공간이 따로 필요하여 부피당 에너지밀도에 불리하였다.
In addition, since this method requires a space allowing expansion in the plane direction of the cell, a package space is separately required, which is disadvantageous to energy density per volume.
다른 방식의 배터리 안전구조는 셀팽창을 감지하는 센서나 스위치를 장착하고 스웰링 감지시 릴레이의 전원을 차단함으로써 배터리시스템의 전류 흐름을 차단하는 방식이다. 그러나 릴레이를 전원을 차단하는 기술은 릴레이 융착 고장 발생시 전류흐름을 차단할 수 없는 문제가 발생되며, 이에 따라 센서나 스위치의 작동 불능 상태에서 배터리의 셀 스웰링이 동시 발생될 경우 안전성을 확보하기가 어려웠다.
The other type of battery safety structure is a method of blocking the current flow of the battery system by mounting a sensor or a switch for detecting cell expansion and by turning off the relay when swelling is detected. However, it is difficult to ensure safety when the cell swelling of the battery occurs at the same time when the sensor or the switch is inoperable. .
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리의 과충전 상황 발생시 적은 가스 발생량에 의한 셀 팽창력으로 조기에 전류를 차단하여 안정성을 확보할 수 있고, 배터리의 패키지 공간을 줄여 컴팩트한 모듈설계가 가능하여 부피당 에너지 밀도를 향상시킨 배터리 안전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed in order to solve such a problem, and it is possible to secure the stability by blocking the electric current early due to the cell expansion force due to the small amount of generated gas when the battery is overcharged and to reduce the package space of the battery, It is an object of the present invention to provide a battery safety device with improved energy density per volume.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 안전장치는 판상으로 이루어져 서로 마주보도록 배치된 다수의 셀과 다수의 셀들 사이에 구비되어 각 셀들을 면방향으로 지지하는 카트리지와 상기 셀들의 측부에 각각 설치되어 다수의 셀을 전기적으로 연결하며 셀과 함께 설치공간을 형성하는 전극 리드로 구성된 셀 모듈; 상기 셀 모듈이 삽입되고, 삽입된 셀 모듈의 전단 및 후단에 고정되어 셀 모듈의 면방향 팽창을 제한하는 고정플레이트; 및 상기 설치공간에 마련되어 셀이 측방으로 팽창되는 경우 셀의 팽창력에 의해 전극 리드 측으로 밀림으로써 전극 리드를 파단하는 차단기구;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery safety device comprising: a plurality of cells arranged in a plate shape and facing each other and a plurality of cells disposed between the plurality of cells to support the cells in a plane direction; A cell module including an electrode lead, which is installed to electrically connect a plurality of cells and form an installation space together with the cell; A fixing plate inserted with the cell module and fixed at the front end and the rear end of the inserted cell module to limit the expansion of the cell module in the plane direction; And a cutoff mechanism provided in the installation space to break the electrode lead by being pushed toward the electrode lead by the expansion force of the cell when the cell is laterally expanded.
상기 셀 모듈의 설치공간은 적어도 두 개의 셀에서 서로 마주하도록 연장된 후 연결되는 전극 리드의 내측 공간일 수 있다.The installation space of the cell module may be an inner space of the electrode lead which is extended after being extended to face each other in at least two cells.
상기 차단기구는 상기 설치공간에 마련되어 탄성부에 의해 지지되는 푸시부와 카트리지에 형성되어 푸시부가 탄성부를 압입한 상태에서 탄성력에 의해 진출되는 것을 제한하는 걸림부로 구성될 수 있다.The cut-off mechanism may be constituted by a push portion provided in the installation space and supported by the elastic portion, and a latch portion formed in the cartridge, the push portion restricting advancement of the push-in elastic portion by the elastic force.
상기 푸시부는 일단부가 전극 리드를 향하도록 배치되고, 중단부에 상기 걸림부에 걸리는 돌출부가 형성되며, 타단부가 셀 측으로 연장될 수 있다.The push portion is disposed such that one end thereof faces the electrode lead, the protruding portion which is caught in the retaining portion is formed in the intermediate portion, and the other end portion extends toward the cell.
상기 푸시부는 일단부가 점차 가늘어지는 형상을 이루고, 타단부에는 지지부재가 마련되어 셀과 접촉되도록 할 수 있다.The push portion has a gradually tapered shape at one end and a support member at the other end to contact the cell.
상기 탄성부는 코일 스프링으로 구성되고, 카트리지에는 탄성부를 지지하는 고정부가 형성되며, 탄성부가 푸시부의 돌출부와 카트리지의 고정부 사이에 설치될 수 있다.The elastic portion is constituted by a coil spring, the cartridge is provided with a fixing portion for supporting the elastic portion, and the elastic portion can be provided between the protrusion of the push portion and the fixing portion of the cartridge.
상기 푸시부는 카트리지에 형성된 걸림부 보다 강성이 높게 구성됨으로써 셀이 측방으로 팽창되는 경우 푸시부가 걸림부를 변형시킨 후 전극 리드 측으로 이동되도록 할 수 있다.The push portion is configured to have a higher rigidity than the latch portion formed in the cartridge, so that when the cell is laterally expanded, the push portion can be moved toward the electrode lead after deforming the latch portion.
상기 셀 모듈의 이상이 없는 초기 상태일 경우 상기 푸시부는 탄성부를 압입한 상태에서 걸림부에 의해 위치가 고정되고, 상기 셀 모듈에 이상이 발생되어 팽창되는 경우 셀의 팽창력에 의해 푸시부가 밀리어 걸림부를 변형시킴으로써 푸시부의 진출이 허용되고, 푸시부가 탄성부의 탄성력에 의해 전극 리드 측으로 격발되어 전극 리드를 파단하도록 할 수 있다.In the initial state in which there is no abnormality of the cell module, the push portion is fixed in position by the latching portion while the elastic portion is press-fitted, and when the cell module is inflated due to an abnormality, the push- The push portion is permitted to advance by deforming the portion, and the push portion can be triggered toward the electrode lead side by the elastic force of the elastic portion to break the electrode lead.
상기 전단 및 후단에 고정된 각각의 고정플레이트에는 구속 부재를 연결함으로써 면방향의 강성을 보강할 수 있다.The rigidity in the plane direction can be reinforced by connecting the restraining members to the respective fixing plates fixed at the front end and the rear end.
상기 구속 부재는 고정플레이트의 테두리에 연결되되 전극 리드에 대응되는 측부를 제외한 나머지 테두리에 연결될 수 있다.The restricting member may be connected to the rim of the fixing plate, but may be connected to the rim except the side corresponding to the electrode lead.
상기 셀 모듈은 다수의 셀과 카트리지 사이에 유격이 없도록 구성될 수 있다.
The cell module may be configured such that there is no clearance between the plurality of cells and the cartridge.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 배터리 안전장치는 차단기구를 이용하여 작은 스웰링의 압력 발생시 팽창력에 의해 푸시부가 걸림부를 변형시켜 넘어서면 탄성부의 힘으로 푸시부가 격발됨으로써 셀간 직렬로 연결된 부분의 전극 리드를 절단하여 신속히 전기적 연결을 차단할 수 있다.When the pushing portion is deformed by the expansion force when the pressure of the small swelling ring is generated by using the cut-off mechanism, the pushing portion is triggered by the force of the elastic portion so that the electrode lead in the portion connected in series between the cells The electrical connection can be cut off promptly.
아울러, 셀 모듈의 다수의 셀들은 면방향 팽창을 제한되도록 구성되는바, 기존의 면방향 팽창으로 허용하기 위해 셀 모듈 내부에는 일정간격의 패키지 공간이 확보되어야 했지만, 본 발명은 다수의 셀들은 측방으로 팽창을 유도하는바, 셀들 간의 이격 공간을 제거하여 셀 모듈 내부의 패키지 공간을 감소할 수 있다.In addition, since a plurality of cells of the cell module are configured to limit the plane direction expansion, a package space must be secured within the cell module in order to allow the conventional planar expansion. However, in the present invention, As a result, the spacing space between the cells can be eliminated, and the package space inside the cell module can be reduced.
이로 인해, 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있으며, 중량감소 및 제조원가의 절감이 가능하다.
As a result, the energy density per volume can be increased, and weight reduction and manufacturing cost can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 안전 장치의 셀 모듈 및 차단기구를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 도시된 배터리 안전장치의 A-A단면을 나타낸 제1실시예의 차단기구를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 배터리 안전 장치의 차단기구가 작동된 것을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 안전 장치의 차단기구를 나타낸 도면.1 is a perspective view of a battery safety device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a view showing a cell module and a shutoff mechanism of the battery safety device shown in FIG. 1; FIG.
3 is a view showing a cut-off mechanism of a first embodiment showing an AA section of the battery safety device shown in Fig.
4 is a view showing operation of a shutoff mechanism of the battery safety device of the present invention.
5 is a block diagram of a battery safety device according to a second embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 안전장치에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a battery safety device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 안전 장치의 셀 모듈 및 차단기구를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 안전 장치의 차단기구를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 배터리 안전 장치의 차단기구가 작동된 것을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 안전 장치의 차단기구를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a perspective view of a battery safety device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a cell module and a shutoff mechanism of the battery safety device shown in FIG. 1, FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the shutoff mechanism of the battery safety device of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of the battery safety device according to the second embodiment of the present invention. Fig.
본 발명은 판상으로 이루어져 서로 마주보도록 배치된 다수의 셀(120)과 다수의 셀들 사이에 구비되어 각 셀들을 면방향으로 지지하는 카트리지(140)와 상기 셀들의 측부에 각각 설치되어 다수의 셀을 전기적으로 연결하며 셀과 함께 설치공간(180)을 형성하는 전극 리드(160)로 구성된 셀 모듈(100); 상기 셀 모듈(100)이 삽입되고, 삽입된 셀 모듈의 전단 및 후단에 고정되어 셀 모듈의 면방향 팽창을 제한하는 고정플레이트(200); 및 상기 설치공간(180)에 마련되어 셀이 측방으로 팽창되는 경우 셀의 팽창력에 의해 전극 리드 측으로 밀림으로써 전극 리드(160)를 파단하는 차단기구(300);를 포함한다.The present invention relates to a liquid crystal display device having a plurality of cells (120) arranged in a plate shape and arranged to face each other, a cartridge (140) provided between the plurality of cells and supporting the cells in the plane direction, A cell module (100) comprising an electrode lead (160) electrically connected and forming an installation space (180) together with the cell; A
위와 같은 구성의 본 발명은 도 3 내지 4에서 볼 수 있듯이, 배터리의 과충전 발생시 셀(120)이 팽창되되 고정플레이트(200)에 의해 셀(120)이 측방으로 팽창되도록 유도되고, 전극 리드(160)의 설치공간(180)에 마련된 차단기구(300)가 마련되며, 셀(120)의 팽창압력에 의해 차단기구(300)가 전극 리드 측으로 밀리어 전극 리드(160)를 절단하고, 이로 인해, 배터리의 전원이 단락되도록 하는 것이다.
3 to 4, when the
이를 위한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 본 출원의 셀 모듈(100)은 다수의 셀(120)과 카트리지(140) 및 전극 리드(160)로 구성된다. 여기서, 셀 모듈(100)은 다수의 셀(120)과 카트리지(140)가 반복적으로 구성되며, 간접냉각 또는 수냉식 방식으로 배터리를 냉각하는바, 셀(120) 사이에 유격이 없는 형태의 모듈이다. 즉, 기존의 공랭방식을 이용할 경우 셀 사이에 공기가 이동될 수 있는 유로갭이 형성되어야 하는데, 본 발명은 간접냉각 또는 수냉식 방식의 모듈을 적용하여 셀과 카트리지 사이의 유격이 없도록 구성함으로써 부피를 감소할 수 있다.The
이러한 셀 모듈(100)에 형성된 전극 리드(160)는 다수의 셀(120)을 전기적으로 연결하도록 구비된다. 여기서, 전극 리드(160)는 셀(120)과 함께 차단기구(300)가 설치될 수 있는 설치공간(180)을 형성하며, 설치공간(180)은 적어도 두 개의 셀(120)에서 서로 마주하도록 연장된 후 연결되는 전극 리드(160)의 내측 공간으로 이루어질 수 있다.The electrode leads 160 formed on the
즉, 전극 리드(160)는 셀 간의 전기적 연결을 위해 필수적으로 두 개 이상의 셀이 연결되는데, 각각의 셀(120)에서 마주하도록 연장된 후 연장된 끝단이 서로 연결되도록 전극 리드(160)를 구성함으로써 내측에는 공간이 형성되며, 이 공간으로 차단기구(300)가 마련되는 것이다.
That is, the electrode leads 160 are connected to two or more cells for electrical connection between the cells. The electrode leads 160 are formed so that the extended ends of the electrode leads 160 are connected to each other. A space is formed on the inner side, and a shutoff mechanism 300 is provided in this space.
한편, 고정플레이트(200)는 상기의 셀 모듈(100)이 수납되고, 삽입된 셀 모듈(100)의 전단 및 후단에 고정되어 셀 모듈(100)의 면방향 팽창을 제한하도록 구성된다. 이러한 고정플레이트(200)에는 구속 부재(220)를 연결함으로써 셀(120)이 팽창됨에 따라 면방향으로 가해지는 팽창압력에 대응할 수 있도록 강성을 보강함이 바람직할 것이다.The
단, 상기 구속 부재(220)는 고정플레이트(200)의 테두리에 연결되되 전극 리드(160)에 대응되는 측부를 제외한 나머지 테두리에 연결될 수 있다..However, the restricting member 220 may be connected to the rim of the
여기서, 고정플레이트(200)는 셀 모듈(100)을 수납할 수 있는 하우징으로 구성될 수 있으며, 셀(120)이 팽창되는 경우 면방향의 팽창을 제한하여 셀(120)이 측방을 향해 팽창되도록 유도할 수 있다. 이렇게, 고정플레이트(200)를 이용하여 셀(120)이 측방을 향해 팽창되도록 함으로써 기존의 면 방향 팽창이 가능하도록 패키지 공간을 확보함으로써 부피가 증대되는 문제를 해소할 수 있고, 패키지 공간이 줄어들어 컴팩트한 모듈 설계가 가능함에 따라 배터리시스템의 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있다.Here, the
여기서, 셀(120)의 면방향 팽창을 제한하기 위해 설치되는 고정플레이트(200)만으로는 셀(120)의 면방향 팽창압력을 버티는데 무리가 될 수 있는바, 전단 및 후단에 설치되는 각각의 고정플레이트(200)를 연결하는 구속 부재(220)를 더 연결할 수 있다. 이러한 구속 부재(220)는 다수개로 형성하여 고정플레이트(200)에 연결할 수 있으며, 셀 모듈(100)의 전극 리드(160)가 형성된 부분을 제외한 부분에 설치함이 바람직할 것이다. 만약, 구속 부재(220)의 설치위치가 셀 모듈(100)의 전극 리드(160)에 인접할 경우 셀(120)의 팽창시 전극 리드(160)가 구속 부재(220)와의 간섭이 발생되어 아주 적은 가스의 발생만으로도 전극 리드(160)가 파단될 수 있기 때문이다. 따라서, 구속 부재(220)는 셀 모듈(100)의 전극 리드(160)가 형성되는 부분을 피해서 설치함이 바람직하다.
Here, only the
한편, 차단기구(300)는 상기 셀 모듈(100)의 설치공간(180)에 마련되어 셀(120)이 측방으로 팽창되는 경우 팽창력에 의해 전극 리드(160) 측으로 밀림으로써 전극 리드(160)를 파단하도록 구성된다.The cutoff mechanism 300 is provided in the
이러한 차단기구(300)에 대해서 구체적으로 설명하면, 상기 차단기구(300)는 상기 설치공간(180)에 마련되어 탄성부(340)에 의해 지지되는 푸시부(320)와 카트리지(140)에 형성되어 푸시부(320)가 탄성부(340)를 압입한 상태에서 탄성력에 의해 진출되는 것을 제한하는 걸림부(360)로 구성될 수 있다.Specifically, the cut-off mechanism 300 includes a
여기서, 상기 푸시부(320)는 일단부가 전극 리드(160)를 향하도록 배치되고, 중단부에 상기 걸림부(360)와 걸리는 돌출부(322)가 형성되며, 타단부가 셀(120) 측으로 연장되도록 형성된다. 또한, 상기 푸시부(320)는 일단부가 점차 가늘어지는 형상을 이루고, 타단부에는 지지부재(324)가 마련되어 셀(120)과 접촉될 수 있다.The
한편, 상기의 탄성부(340)는 코일 스프링으로 구성되고, 카트리지(140)에는 탄성부(340)를 지지하는 고정부(144)가 형성되며, 탄성부(340)가 푸시부(320)의 돌출부(322)와 카트리지(140)의 고정부(144) 사이에 설치될 수 있다.The
또한, 상기 푸시부(320)는 카트리지(140)에 형성된 걸림부(142) 보다 강성이 높게 구성됨으로써 셀(120)이 측방으로 팽창되는 경우 푸시부(320)가 걸림부(142)를 변형시킨 후 전극 리드(160) 측으로 이동되도록 할 수 있다.
The
위와 같이, 차단기구(300)는 푸시부(320), 탄성부(340), 걸림부(142), 고정부(144)로 구성될 수 있다.As described above, the cut-off mechanism 300 may include the
차단기구의 작동에 대해서 설명하면, 푸시부(320)는 전극 리드(160)의 내측 설치공간에 마련되어 탄성부(340)에 의해 지지되도록 구성된다. 구체적으로, 푸시부(320)의 일단부가 전극 리드(160)를 향하도록 배치되고, 타단부가 셀(120) 측으로 연장되어 셀(120)들 사이에 연결됨으로써 셀(120)이 측방으로 팽창되면 타단부가 팽창력을 전달받아 밀림으로써 일단부가 전극 리드(160)를 절단한다. 아울러, 푸시부(320)의 중단부에는 돌출부(322)가 형성되며, 카트리지(140)에는 돌출부(322)에 대응되는 걸림부(142)가 형성됨으로써 푸시부(320)의 진출을 제한하도록 구성된다.
The operation of the cut-off mechanism will be described. The
상기와 같은 구성을 통해, 셀 모듈(100)의 이상이 없는 초기 상태일 경우 상기 푸시부(320)는 탄성부(340)를 압입한 상태에서 걸림부(142)에 걸려 위치가 고정된다. 이렇게, 푸시부(320)는 탄성부(340)를 압입한 상태에서 중단부에 형성된 돌출부(322)가 걸림부(142)에 걸리어 고정됨에 따라 탄성력을 응축한 상태를 유지하는 것이다.In the initial state where there is no abnormality of the
이러한 상태에서 상기 셀 모듈(100)에 이상이 발생되어 팽창되는 경우 셀(120)의 팽창력에 의해 푸시부(320)가 밀리어 걸림부(142)를 변형시킴으로써 푸시부(320)의 진출이 허용된다. 즉, 셀(120)이 팽창되어 푸시부(320)의 타단부를 밀어주게 되면 중단부에 형성된 돌출부(322)가 걸림부(142)를 좌굴시키는 것이다.In this state, when the
이렇게, 카트리지(140)에 형성된 걸림부(142)가 변형됨에 따라 푸시부(320)가 전극 리드(160) 측으로 이동되는 것이 허용되고, 푸시부(320)는 탄성부(340)의 탄성력이 응축된 상태에서 이동이 허용됨과 동시에 탄성부(340)의 탄성력에 의해 전극 리드(160) 측으로 격발되어 전극 리드(160)를 파단한다.As the engaging
여기서, 상기 푸시부(320)는 카트리지(140)에 형성된 걸림부(142) 보다 강성이 높게 구성됨으로써 셀(120)이 측방으로 팽창되는 경우 푸시부(320)가 걸림부(142)를 쉽게 변형시킬 수 있도록 구성함이 바람직할 것이다.The
만약, 걸림부(142)의 강성이 너무 높게 설정되면 푸시부(320)가 걸림부(142)를 변형시키지 못해 진출이 제한되고, 셀(120)이 팽창됨에도 불구하고 푸시부(320)가 걸림부(142)에 걸리어 셀(120)의 팽창이 억제될 경우 셀(120)이 폭발되는 사고가 발생될 수 있기 때문이다.
If the stiffness of the latching
한편, 상기의 탄성부(340)는 코일 스프링으로 구성되고, 카트리지(140)에는 탄성부(340)를 지지하는 고정부(144)가 형성되며, 탄성부(340)가 푸시부(320)의 돌출부(322)와 카트리지(140)의 고정부(144) 사이에 설치될 수 있다. 이렇게, 코일 스프링으로 구성된 탄성부(340)는 푸시부(320)에 형성된 돌출부(322)의 타측에 끼움결합될 수 있다. 이러한 탄성부(340)의 타측에는 탄성부(340)를 지지하기 위해 카트리지(140)에서 고정부(144)가 형성된다. 즉, 탄성부(340)는 일측이 푸시부(320)의 돌출부(322)에 접촉되고 타측이 카트리지(140)의 고정부(144)에 의해 지지되도록 마련되는 것이다.The
이로 인해, 탄성부(340)는 푸시부(320)에 의해 압축되더라도 고정부(144)에 의해 지지되어 위치가 고정되고, 푸시부(320)의 진출이 허용되는 즉시 탄성력을 부여하여 푸시부(320)가 진출되도록 할 수 있다.Therefore, even if the
여기서, 탄성부(340)의 스프링 강성을 조절함으로써 셀(120)이 적은 양의 가스로 팽창되어도 푸시부(320)가 카트리지(140)의 걸림부(142)를 넘어서 진출되도록 할 수 있으며, 푸시부(320)가 진출됨에 따라 전극 리드(160)를 기계적으로 끊을 수 있는 강한 힘을 부여할 수 있다.
By adjusting the spring rigidity of the
한편, 푸시부(320)의 일단부는 점차 가늘어지도록 형성되어 끝단이 뾰족하게 구성됨으로써 전극 리드(160)를 절단하는데 용이하도록 할 수 있으며, 타단부에는 지지부재(324)를 마련하여 셀의 팽창력을 전달받는데 용이하도록 할 수 있다. 여기서, 지재부재(324)는 단부를 둥글게 형성하여 팽창되는 셀(120)에 손상이 가해지지 않도록 함이 바람직할 것이다.
One end of the
위에서 설명된 바와 같은 본 발명은 차단기구(300)를 이용하여 전극 리드(160)를 절단하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 전극 리드(160)를 레이저용접을 통해 연결되는 방식이나, 도 5에 도시된 바와 같이 전극 리드(160)를 초음파 또는 클린칭을 이용하여 연결된 방식에 모두 적용이 가능하다.The present invention as described above is for cutting the
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 배터리 안전장치는 차단기구(300)를 이용하여 작은 스웰링의 압력 발생시 팽창력에 의해 푸시부(320)가 걸림부(142)를 변형시켜 넘어서면 탄성부(340)의 힘으로 푸시부(320)를 격발시킴으로써 셀간 직렬로 연결된 부분의 전극 리드(160)를 절단하여 신속히 전기적 연결을 차단할 수 있다.The battery safety device having the above-described structure is configured such that when the pushing
아울러, 셀 모듈(100)의 다수의 셀(120)들은 면방향 팽창을 제한되도록 구성되는바, 기존의 면방향 팽창으로 허용하기 위해 셀 모듈 내부에는 일정간격의 패키지 공간이 확보되어야 했지만, 본 발명은 다수의 셀들은 측방으로 팽창을 유도하는바, 셀들 간의 이격 공간을 제거하여 셀 모듈 내부의 패키지 공간을 감소할 수 있다.In addition, since the plurality of
이로 인해, 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있으며, 중량감소 및 제조원가의 절감이 가능하다.
As a result, the energy density per volume can be increased, and weight reduction and manufacturing cost can be reduced.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
100:셀 모듈 120:셀
140:카트리지 160:전극 리드
200:고정플레이트 220:구속 부재
300:차단기구 320:푸시부
340:탄성부 360:걸림부100: cell module 120: cell
140: Cartridge 160: Electrode lead
200: fixing plate 220:
300: interrupting mechanism 320:
340: elastic part 360:
Claims (11)
상기 셀 모듈이 삽입되고, 삽입된 셀 모듈의 전단 및 후단에 고정되어 셀 모듈의 면방향 팽창을 제한하는 고정플레이트; 및
상기 설치공간에 마련되어 셀이 측방으로 팽창되는 경우 셀의 팽창력에 의해 전극 리드 측으로 밀림으로써 전극 리드를 파단하는 차단기구;를 포함하는 배터리 안전장치.A plurality of cells arranged in a plate shape so as to face each other and disposed between the plurality of cells and supporting the cells in the plane direction, and a plurality of cells installed in the side portions of the cells to electrically connect the plurality of cells, A cell module comprising an electrode lead forming an electrode;
A fixing plate inserted with the cell module and fixed at the front end and the rear end of the inserted cell module to limit the expansion of the cell module in the plane direction; And
And a cutoff mechanism provided in the installation space to break the electrode lead by being pushed toward the electrode lead by the expansion force of the cell when the cell is laterally expanded.
상기 셀 모듈의 설치공간은 적어도 두 개의 셀에서 서로 마주하도록 연장된 후 연결되는 전극 리드의 내측 공간인 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method according to claim 1,
Wherein an installation space of the cell module is an inner space of an electrode lead extended to face each other in at least two cells.
상기 차단기구는 상기 설치공간에 마련되어 탄성부에 의해 지지되는 푸시부와 카트리지에 형성되어 푸시부가 탄성부를 압입한 상태에서 탄성력에 의해 진출되는 것을 제한하는 걸림부로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method according to claim 1,
Wherein the cut-off mechanism comprises a push portion provided in the installation space and supported by the elastic portion, and a latch portion formed on the cartridge, the push portion restricting advancement of the push-in elastic portion by the elastic force.
상기 푸시부는 일단부가 전극 리드를 향하도록 배치되고, 중단부에 상기 걸림부에 걸리는 돌출부가 형성되며, 타단부가 셀 측으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method of claim 3,
Wherein the push portion is disposed such that one end thereof faces the electrode lead, and the protruding portion of the push portion is engaged with the latch portion and the other end portion extends toward the cell.
상기 푸시부는 일단부가 점차 가늘어지는 형상을 이루고, 타단부에는 지지부재가 마련되어 셀과 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method of claim 4,
Wherein the push portion has a gradually tapered shape at one end and a support member at the other end to contact the cell.
상기 탄성부는 코일 스프링으로 구성되고, 카트리지에는 탄성부를 지지하는 고정부가 형성되며, 탄성부가 푸시부의 돌출부와 카트리지의 고정부 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method of claim 4,
Wherein the elastic portion is constituted by a coil spring, the cartridge is provided with a fixing portion for supporting the elastic portion, and the elastic portion is provided between the protrusion of the push portion and the fixing portion of the cartridge.
상기 푸시부는 카트리지에 형성된 걸림부 보다 강성이 높게 구성됨으로써 셀이 측방으로 팽창되는 경우 푸시부가 걸림부를 변형시킨 후 전극 리드 측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method of claim 3,
Wherein the push portion is configured to have a higher rigidity than the latch portion formed in the cartridge, so that when the cell is laterally expanded, the push portion deforms the latch portion and then moves toward the electrode lead.
상기 셀 모듈의 이상이 없는 초기 상태일 경우 상기 푸시부는 탄성부를 압입한 상태에서 걸림부에 의해 위치가 고정되고,
상기 셀 모듈에 이상이 발생되어 팽창되는 경우 셀의 팽창력에 의해 푸시부가 밀리어 걸림부를 변형시킴으로써 푸시부의 진출이 허용되고, 푸시부가 탄성부의 탄성력에 의해 전극 리드 측으로 격발되어 전극 리드를 파단하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method of claim 3,
In the initial state in which there is no abnormality of the cell module, the push portion is fixed in position by the engagement portion in a state in which the elastic portion is press-
When the cell module is inflated and expanded, the pushing portion is deformed by the expanding force of the cell, thereby allowing the pushing portion to advance, and the pushing portion is triggered toward the electrode lead side by the elastic force of the elastic portion to break the electrode lead Battery safety device.
상기 셀 모듈의 전단 및 후단에 고정된 각각의 고정플레이트에는 구속 부재를 연결함으로써 면방향의 강성을 보강하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.Claim 1
Wherein a rigidity in a plane direction is reinforced by connecting a restraining member to each of the fixing plates fixed to the front and rear ends of the cell module.
상기 구속 부재는 고정플레이트의 테두리에 연결되되 전극 리드에 대응되는 측부를 제외한 나머지 테두리에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.The method of claim 9,
Wherein the restricting member is connected to the rim of the fixing plate and is connected to the rim except the side corresponding to the electrode lead.
상기 셀 모듈은 다수의 셀과 카트리지 사이에 유격이 없도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 안전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cell module is configured such that there is no clearance between the plurality of cells and the cartridge.
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