KR102494573B1 - 배터리팩용 벤팅밸브 - Google Patents

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KR102494573B1
KR102494573B1 KR1020220118628A KR20220118628A KR102494573B1 KR 102494573 B1 KR102494573 B1 KR 102494573B1 KR 1020220118628 A KR1020220118628 A KR 1020220118628A KR 20220118628 A KR20220118628 A KR 20220118628A KR 102494573 B1 KR102494573 B1 KR 102494573B1
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이인행
김명호
강유안
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Abstract

본 발명은 배터리팩 내부에서 발생하는 긴급 가스 및 압력을 신속하게 배기시킴으로써 배터리팩의 폭발을 방지하는 배터리팩용 벤팅밸브에 관한 것으로, 배터리팩 케이스에 장착되며, 중심부에 긴급배기공이 형성되고 둘레를 따라 복수개의 입출통기공이 형성된 하우징; 상기 입출통기공에 구비된 멤브레인필터; 상기 긴급배기공 직하방으로 하우징 내부에 배치되어 상기 긴급배기공을 폐쇄하며, 상기 배터리팩 내부의 긴급압력 발생시 순간 증가하는 압력에 의해 팽창되어 파단되면서 긴급배기공을 개방시키는 박막패드: 및 상기 박막패드와 이격된 상태로 상기 하우징 내부에 배치되며, 팽창하는 상기 박막패드를 파단시키는 파단부재;를 포함한다.

Description

배터리팩용 벤팅밸브{Venting valve for battery pack}
본 발명은 벤팅밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리팩 내부에서 발생하는 긴급 가스 및 압력을 신속하게 배기시킴으로써 배터리팩의 폭발을 방지하는 배터리팩용 벤팅밸브에 관한 것이다.
모바일 기기, 전기자동차 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지셀의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지셀은 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다.
또한, 이차전지셀 복수개를 장착한 배터리 모듈을 전기자동차 등에 복수개 장착하여 배터리팩으로 설치되기도 한다.
최근에는 이러한 이차전지셀을 전기자동차 등에 설치할 때, 배터리 모듈로 제조 후에 설치하는 과정을 생략하고, 이차전지셀을 전기자동차 등에 바로 설치하여 배터리팩을 형성하는 기술(CTP: Cell To Pack)이 제시되었다.
그러나, 이차전지셀은 충전 및 방전의 과정을 거치면서 발열이 발생하기 때문에 만일 어느 하나의 이차전지셀이 폭발하거나, 외부적인 충격에 의해서 어느 하나의 이차전지셀이 폭발하는 문제가 발생하게 되면, 배터리팩 내부에 설치된 다른 이차전지셀들 전체로 전파되어 연쇄적으로 폭발이 발생하는 치명적인 문제가 있다.
즉, 어느 하나의 이차전지셀의 폭발에 의한 열 전파(Thermal Propagation), 화염 또는 고온, 고압의 가스 등이 자동차 등의 배터리팩 내부에 설치된 다른 이차전지셀에 영향을 주면서 연쇄적인 폭발로 이어지는 것이다.
따라서, 근래에는 배터리팩에는 내부와 압력 보상이 이루어지도록 하면서, 특정된 이차전지셀의 발열에 의한 내부 압력이 급속하게 상승하는 것을 방지하기 위한 기술들이 제안되고 있다.
가령, 국내등록특허 제10-2115756호에는 하우징용 압력 보상 장치로서, 상기 압력 보상 장치는 내측면, 외측면 그리고 가스 관통 개구를 갖는 격자형 케이지를 포함하며, 상기 가스 관통 개구는 상기 내측면과 외측면을 필요에 따라 유동 안내 방식으로 연결하고, 그의 관류 방향으로 내부 에지 및 외부 에지에 의해 제한되어 있으며, 상기 가스 관통 개구가 가스 투과성 멤브레인에 의해 덮여 있고, 그리고 상기 멤브레인이 부직포 복합체로서 형성되어 있고 하나 이상의 부직포 층을 포함하고, 상기 멤브레인에 기능상 병렬연결로, 파열 방지부로서 형성된 압력 릴리프 밸브가 설치되어 있는 압력 보상 장치가 개시되어 있다.
위 압력 보상 장치는, 내측면의 상측으로 멤브레인을 적용하여 압력 보상이 이루어지도록 하면서, 긴급 가스 방출이 소정의 곡면형상을 갖는 링 형태의 압력릴리프밸브를 통해 가스의 방출이 이루어지도록 한다. 그러나 위 압력 보상 장치는 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 긴급 가스(화염 또는 고온,고압의 가스) 발생시 가스의 방출이 일차적으로 멤브레인을 통해 방출되고, 멤브레인으로 방출되지 못한 잔여가스가 이차적으로 압력릴리프밸브를 통해 방출되는 구조이기 때문에 긴급 가스의 신속한 방출이 어려운 치명적인 문제가 있다.
상세하게, 긴급 가스의 압력이 멤브레인이 기체 투과 기준보다 높기 때문에 가스의 완전한 배출이 이루어지지 못하고, 내부에 압력이 더 증가됨으로써 잔여 가스가 압력릴리프밸브 측으로 우회하면서 방출되기 때문이다.
또한, 압력릴리프밸브의 형상이 곡면형태를 유지하고 있기 때문에 소정의 높이를 가질 수밖에 없으며, 이로 인해 압력 보상 장치의 전체적인 높이가 증가될 수밖에 없다.
국내등록특허 제10-2115756호
본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로, 배터리팩 내부의 압력보상이 이루어지도록 하면서 긴급상황(긴급압력)에 따른 가스 또는 순간적인 압력 상승이 발생하더라도 우회없이 바로 배기가 이루어지도록 하는 배터리팩용 벤팅밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리팩용 벤팅밸브는, 배터리팩 케이스에 장착되며, 중심부에 긴급배기공이 형성되고 둘레를 따라 복수개의 입출통기공이 형성된 하우징; 상기 입출통기공에 구비된 멤브레인필터; 상기 긴급배기공 직하방으로 하우징 내부에 배치되어 상기 긴급배기공을 폐쇄하며, 상기 배터리팩 내부의 긴급압력 발생시 순간 증가하는 압력에 의해 팽창되어 파단되면서 긴급배기공을 개방시키는 박막패드: 및 상기 박막패드와 이격된 상태로 상기 하우징 내부에 배치되며, 팽창하는 상기 박막패드를 파단시키는 파단부재;를 포함한다.
이때, 상기 박막패드는 박막의 실리콘 인것이 바람직하다.
여기서, 상기 박막패드의 두께는 0.1mm~0.5mm인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 박막패드의 판면에는 상기 파단부재와의 접촉시 박막패드의 신속한 파단이 이루어지도록 하는 파단라인이 더 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 박막패드는 내측이 개구된 림(rim) 형태의 압입부재에 안착된 상태로 상기 하우징의 긴급배기공 직하방으로 배치된 것이 바람직하다.
한편, 상기 파단부재는 삼발이 형태로, 소정길이를 가지며 하측 말단부에 송곳 또는 칼날이 형성된 파단봉이 복수개로 구비된 것이 바람직하다.
더하여, 상기 하우징 내부에는, 상기 긴급배기공과 연통하면서 상기 하우징 하측으로 개방된 배기관로와, 상기 입출통기공과 연통하면서 상기 하우징 하측으로 개방된 입출관로가 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 하우징 하면에는 상기 박막패드를 지지하는 가압플레이트가 압입되되, 상기 가압플레이트 중심부에는 상기 배터리팩 케이스 내부와 상기 배기관로를 연통시키는 긴급순환구가 형성되고, 상기 가압플레이트 둘레부에는 상기 배터리팩 케이스 내부와 상기 입출관로를 연통시키는 복수개의 입출순환구가 형성된 것이 바람직하다.
한편, 상기 하우징의 상부에는 상면을 커버하며, 상기 입출통기공과 긴급배기공을 통해 유동하는 기체를 가이드하기 위한 가이드커버가 이격되게 배치된 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 하우징 상면과 가이드커버의 내측면에는 각각 이격을 위한 복수개의 이격돌기가 형성되고, 상기 하우징 상면과 상기 가이드커버의 내측면 중 어느 하나에는 복수개의 후크가 형성되며, 다른 하나에는 상기 후크가 삽입되어 걸쳐지는 복수개의 걸림공이 형성된 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 배터리팩용 벤팅밸브에 의하면, 입출통기공을 통해 배터리팩 내부의 압력보상이 이루어지도록 하고, 배터리팩 내부의 긴급압력 발생에 따른 가스 또는 순간 압력이 종래와 같이 외측방향으로의 우회없이 박막패드의 파단을 통해 중앙에 형성된 긴급배기공으로 순간 집중되도록 함으로써 신속한 배출이 이루어지도록 하는 탁월한 효과가 있다.
또한, 긴급 배기가 중앙의 긴급배기공을 통해 배기됨에 따라 종래와 같은 소정의 높이를 갖는 압력릴리프밸브가 필요치 않음으로 벤팅밸브의 높이를 최소화함으로써, 배터리팩이 차량에 설치될 때 벤팅밸브가 간섭되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 벤팅밸브가 배터리팩에 설치된 상태를 보여주는 참고도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 벤팅밸브를 나타낸 사시도 및 저면사시도이며,
도 4 및 도 5는 도 2 및 도 3을 분해한 분해사시도 및 저면분해사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 벤팅밸브의 구성중 박막패드에 형성된 파단라인의 다른 형태를 보여주는 요부사시도이며,
도 7은 도 2의 I-I선 요부단면도이고,
도 8 내지 도 10은 박막패드가 팽창을 통해 파단되면서 긴급배기공을 통해 배기가 이루어지는 과정을 보여주는 참고도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 벤팅밸브가 배터리팩에 설치된 상태를 보여주는 참고도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 벤팅밸브를 나타낸 사시도 및 저면사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 2 및 도 3을 분해한 분해사시도 및 저면분해사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 벤팅밸브의 구성중 박막패드에 형성된 파단라인의 다른 형태를 보여주는 요부사시도이며, 도 7은 도 2의 I-I선 요부단면도이고, 도 8 내지 도 10은 박막패드가 팽창을 통해 파단되면서 긴급배기공을 통해 배기가 이루어지는 과정을 보여주는 참고도이다.
도 1 내지 도 10에 나타낸 바와 같이 본 발명의 벤팅밸브(200)는, 배터리팩(A) 케이스(K)에 장착되며, 중심부에 긴급배기공(111)이 형성되고 둘레를 따라 복수개의 입출통기공(112)이 형성된 하우징(110); 상기 입출통기공(112)에 구비된 멤브레인필터(120); 상기 긴급배기공(111) 직하방으로 하우징(110) 내부에 배치되어 상기 긴급배기공(111)을 폐쇄하며, 상기 배터리팩(A) 내부의 긴급압력 발생시 순간 증가하는 압력에 의해 팽창되어 파단되면서 긴급배기공(111)을 개방시키는 박막패드(130): 및 상기 박막패드(130)와 이격된 상태로 상기 하우징(110) 내부에 배치되며, 팽창하는 상기 박막패드(130)를 파단시키는 파단부재(140);를 포함한다.
설명에 앞서, 본 발명의 가장 큰 특징은 배터리팩(A) 내부의 긴급압력(발열, 화염, 고압의 가스 등) 발생으로 인해 압력이 순간적으로 증가할 때 벤팅벨브의 중심부로 즉시 집중되어 신속한 배출이 이루어지도록 하는 것에 있다.
도 1에는 벤팅밸브(200)가 배터리팩(A) 케이스(K)의 상면과 측면에 각각 복수개로 설치된 것을 보여주고 있다.
즉, 본 발명의 벤팅밸브(200)는 도 1과 같이 배터리팩(A) 케이스(K)에 설치되어 배터리팩(A) 내부에 구비된 어느 하나의 이차전지셀에서 긴급압력이 발생하면 가스 또는 상승압력을 신속하게 외부로 배출되도록 하는 것이다.
여기서, 배터리팩(A) 케이스(K)에 설치된 벤팅밸브(200)의 개수 및 설치위치는 한정되는 것이 아니라, 배터리팩(A)의 크기 또는 용량에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
벤팅밸브(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 소정의 높이를 갖는 원형의 형태를 이루고 있으며, 후술하는 하우징(110)에 형성된 복수개의 체결공(110a)과 체결공(110a)을 관통하는 결합볼트(110b)를 통해 배터리팩(A)의 케이스(K)에 결합된다.
이때, 벤팅밸브(200)가 설치되는 케이스(K)에는 벤팅밸브(200)와 연통할 수 있는 연통구멍(A1)이 형성된다.
본 실시예에서는 벤팅밸브(200)가 원형인 것으로 도시하고 있으나, 사각형, 다각형 및 타원형 등으로 형성될 수 있기 때문에 형상을 한정하지는 않는다.
이하에서는 벤팅밸브(200)의 구조를 도 4 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
벤팅벨브는 하우징(110), 멤브레인필터(120), 박막패드(130) 및 파단부재(140)를 포함한다.
하우징(110)은 소정의 높이를 갖는 원형의 형태로 배터리팩(A) 케이스(K)에 설치되며, 원형의 중심부 상면에는 중심을 기준으로 4개의 긴급배기공(111)이 방사상으로 하우징(110)에 관통된 상태로 형성되어 있다.
또한, 하우징(110) 상면의 둘레에는 4개의 입출통기공(112)이 둘레를 따라 하우징(110)에 관통된 상태로 형성되어 있다.
여기서, 4개의 긴급배기공(111)은 평상시 폐쇄된 상태로서, 배터리팩(A) 내부의 긴급압력 발생시 압력이 외부로 배출될 수 있도록 한다.
또한, 4개의 입출통기공(112)은 외부와 연통된 상태로 배터리팩(A)의 충/방전 시 온도의 변동 및 기압의 변동 등 여러 환경적 변화에 따라 배터리팩(A) 케이스(K)의 팽창/수축이 일어날 때 압력이 배출되거나 또는 외부의 기체가 유입될 수 있도록 함으로써 배터리팩(A) 내부의 압력보상이 상시적으로 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 하우징(110) 내부의 중심부에는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 4개의 긴급배기공(111)과 연통하면서 하우징(110) 하측으로 개방된 원형의 배기관로(113)가 형성되어 있다.
더하여, 하우징(110) 하측 둘레에는 배기관로(113)를 감싸면서 4개의 입출통기공(112)과 연통하면서 소정 깊이를 유지한 상태로 하우징(110) 하측으로 개방된 링형태의 입출관로(114)가 형성되어 있다.
즉, 배기관로(113)와 입출관로(114)는 각각 긴급배기공(111)과 입출통기공(112)과 연통된 상태를 이루면서 하측방향 즉 도 7과 같이 배터리팩(A) 케이스(K)의 연통구멍(A1)과 연통된 상태이다.
멤브레인필터(120)는 입출관로(114)를 통해 입출통기공(112)에 구비되는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 입출통기공(112)의 저면에 부착된다.
이때, 멤브레인필터(120)는 구김없이 팽팽한 상태로 입출통기공(112)의 저면으로 배치될 수 있도록, 내부가 개구된 필터부재(121)에 접착된 상태로 도 7과 같이 필터부재(121)의 고정을 통해 입출통기공(112)의 저면으로 배치된다.
멤브레인필터(120)는 메쉬형태로 고온 고압의 가스를 방출할 수 있도록 적절한 투과도를 유지하고 있으며, 외부로부터 오염물질이 유입되는 것을 원천적으로 차단한다.
그리고, 멤브레인필터(120)의 투과도는 내부압력 또는 외기의 유입에 따른 유동이 원활하게 이루어질 수 있도록 100mbar인 것이 바람직하다. 그러나, 멤브레인필터(120)의 투과도는 선택적 사항일 뿐 입출통기공(112)의 폭, 배터리팩(A)의 용량 및 내압 등에 의해 달라질 수도 있다.
이하, 멤브레인필터(120)는 산업분야에 널리 적용되는 기자재임에 따라 상세한 설명은 생략하기로 한다.
박막패드(130)는 긴급배기공(111)을 폐쇄시키면서 상황에 따라 개방이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 긴급배기공(111)의 직하방인 하우징(110) 내부의 배기관로(113) 하측 단부에 도 7과 같이 배치되어 평상시 긴급배기공(111)을 폐쇄하며, 배터리팩(A) 내부의 긴급압력 발생시 배터리팩(A) 내부에서 순간 증가하는 압력에 의해 도면상 상측방향으로 만곡지게 팽창하면서 파단되어 긴급배기공(111)을 개방시킨다.
이때, 박막패드(130)는 순간 증가하는 압력에 대응하여 신속한 팽창이 이루어질 수 있도록 유연한 박막의 실리콘 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
그리고, 박막패드(130)의 두께는 다양한 차종에 설치되는 배터리팩(A)의 다양한 내압에 대응하여 팽창될 수 있도록 0.1mm~0.5mm 범위로 제작되는 것이 바람직하다.
만일, 박막두께가 0.1mm 이하이면 박막두께 너무 얇기 때문에 압력보상을 위한 일반적인 압력의 유동에도 쉽게 팽창되어 후술하는 파단부재(140)와의 접촉으로 파단되기 문제가 발생하며, 박막두께가 0.5mm 이상이면 박막두께가 너무 두꺼워 긴급압력 발생에 따른 팽창이 신속하게 이루어지지 못함에 따라 배터리팩(A)에 치명적인 영향을 야기시키게 된다.
본 실시예에서는 박막패드(130)가 실리콘 재질인 것으로 설명하고 있으나, 신축 또는 팽창이 여유로운 재질이라면 박막패드(130)의 종류를 한정하지 않는다.
한편, 박막패드(130)의 판면에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 압력에 의해 팽창하는 과정에서 후술하는 파단부재(140)와 접촉될 때 신속한 파단이 이루어질 수 있도록 십자형태의 파단라인(131)이 함몰되게 형성되어 있다.
이때, 파단라인(131)은 도 4의 확대도와 같이 박막패드(130)의 상,하 판면에 서로 대응되게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 파단라인(131)의 어느 위치라도 파단이 시작되면 증가하는 압력에 의한 신속한 파단이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 도 6에는 박막패드(130)에 형성된 파단라인(131)의 다른 형태를 보여주고 있는데, 여기서 파단라인(131)은 박막패드(130)의 상,하 판면에 서로 대응하는 소용돌이 형태를 유지하고 있다.
본 실시예에서에 도시된 파단라인(131)은 실시예로 제시된 것일 뿐 한정되지 않으며, 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 실리콘 재질의 박막패드(130)는 내측이 개구된 림(rim)형태의 압입부재(132)를 통해 하우징(110)의 긴급배기공(111) 직하방으로 배치된다.
이를 위해, 압입부재(132)는 도 7에 도시된 바와 같이 배기관로(113) 상의 최하단 단부에 형성된 링형태의 함몰된 단턱홈(117)에 압입되어 고정된다.
이때, 박막패드(130)는 압입부재(132)의 도면상 상면에 배치되어 압입부재(132)의 고정에 의해 배기관로(113) 상에 배치된 상태를 유지한다.
파단부재(140)는 폐쇄된 긴급배기공(111)이 개방될 수 있도록 하는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 박막패드(130)와 이격된 상태로 하우징(110) 내부의 중심부 즉 방사상으로 형성된 4개의 긴급배기공(111) 중심에 배치되어 있다.
파단부재(140)는 하우징(110) 내부의 중심부에 융착, 본딩 또는 볼트결합 등을 통해 고정될 수 있으며, 고정방법을 한정하지 않는다.
파단부재(140)는 도 5 및 도 7과 같이 박막패드(130)를 향하는 소정의 길이를 갖는 3개의 파단봉(141)이 구비된 삼발이 형태를 이루고 있으며, 각 파단봉(141)의 도면상 하측 말단부에는 팽창하는 박막패드(130)와의 접촉되어 박막패드(130)의 파단이 순간적으로 이루어질 수 있도록 하는 송곳 또는 칼날이 형성될 수도 있다.
이때, 파단봉(141)의 길이는 차종에 설치되는 배터리팩(A)의 내압에 따라 팽창하는 박막패드(130)의 설정된 팽창 높이에 맞게 설정됨은 물론이다.
그리고, 파단부재(140)는 강성과 장기간 설치에 따른 부식이 방지될 수 있도록 스테인레스 재질로 형성될 수도 있다.
즉, 파단부재(140)는 배터리팩(A)의 긴급압력 발생시 증가하는 압력에 의해 파단부재(140)측으로 팽창하는 박막패드(130)의 표면을 파단시켜 긴급배기공(111)을 개방시킴으로써, 증가하는 압력이 긴급배기공(111)으로 신속하게 배출될 수 있도록 한다(도 9 및 10 참조).
본 실시예에서는 파단부재(140)가 3개의 파단봉(141)으로 형성된 것으로 설명하고 있으나, 적어도 하나 또는 세개 이상으로 구현될 수 있기 때문에 개수를 한정하지 않는다. 또한, 박막패드(130)를 파단시키 수 있는 구조는 다양한 변형을 가질수 있음은 물론이다.
한편, 하우징(110) 하면에는 배기관로(113) 상의 최하단 단부에 고정된 박막패드(130)를 안정적으로 지지하기 위한 원판 형태의 가압플레이트(116)가 압입될 수도 있다.
이때, 가압플레이트(116) 중심부에는 배터리팩(A) 케이스(K) 내부와 배기관로(113)를 연통시키기 위한 원형의 긴급순환구(116a)가 관통되게 형성되고, 가압플레이트(116) 둘레부에는 입출관로(114)와 대응하는 위치로 배터리팩(A) 케이스(K) 내부와 입출관로(114)를 연통시키는 복수개의 입출순환구(116b)가 관통되게 형성되어 있다.
즉, 가압플레이트(116)는 압입부재(132)의 지지를 통해 설치된 박막패드(130)가 하우징(110)으로부터 이탈되는 것을 차단함과 동시에 긴급순환구(116a)와 입출관로(114)가 케이스(K)의 연통구멍(A1)과 연통되도록 함으로써, 입출통기공(112)을 통한 배터리팩(A) 내부의 압력보상이 상시적으로 이루어지도록 하면서 긴급압력 발생시 증가하는 압력이 신속하게 배기관로(113)를 향할 수 있도록 한다.
한편, 하우징(110)의 상부에는 상면에 형성된 복수개의 긴급배기공(111) 및 입출통기공(112)의 기체 유동을 가이드하며, 긴급배기공(111) 및 입출통기공(112)으로 이물질이 유입되는 커버하기 위한 가이드커버(150)가 배치된다.
즉, 가이드커버(150)는 원형의 형상으로 외측 둘레가 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(110)을 향하도록 곡면으로 형성됨으로써, 기체의 유동을 가이드함과 동시에 긴급배기공(111) 및 입출통기공(112)을 외부 환경으로부터 보호한다.
이러한 가이드커버(150)는 입출통기공(112)과 긴급배기공(111)을 통해 유동하는 기체를 가이드 할수 있도록 하우징(110)의 상면과 이격되게 배치될 수도 있다.
이를 위해, 하우징(110) 상면과 가이드커버(150)의 내측면에는 도 4, 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 각각 소정 간격으로의 이격을 위한 복수개의 이격돌기(P)가 형성될 수도 있다.
또한, 가이드커버(150)와 하우징(110)이 이격을 유지한 상태로 고정될 수 있도록, 하우징(110) 상면과 가이드커버(150)의 내측면 중 어느 하나에는 복수개의 후크(151)가 형성되며, 다른 하나에는 상기 후크(151)가 삽입되어 걸쳐지는 복수개의 걸림공(115)이 형성될 수도 있다.
본 실시예에서는 후크(151)가 가이드커버(150)에 형성되고, 걸림공(115)이 하우징(110) 상면에 형성된 것으로 도시하고 있으나, 후크(151)와 걸림공(115)의 위치는 한정하지 않는다.
설명되지 않은 부호 S는 실링부재에 관한 것으로, 도 7과 같이 하우징(110)의 하부에 배치되며, 벤팅밸브(200)가 배터리팩(A)에 설치될 때 기밀이 유지되도록 하는 역할을 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 벤팅밸브(200)를 통해 배터리팩(A)의 긴급압력 발생시 증가하는 압력이 배출되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리팩(A)에 설치된 벤팅밸브(200)는 도 8과 같이 평상시 입출통기공(112)을 통한 외부로부터의 기체와 배터리팩(A) 내부의 기체가 원활하게 입,출되도록 함으로써 배터리팩(A) 내부의 압력보상이 이루어지도록 한다.
이때, 박막패드(130)는 긴급압력이 발생되지 않은 상태이기 때문에 팽창되지 않은 상태이다.
이후, 배터리팩(A) 내부에 구비된 어느 이차전지셀에서 고온 발열에 의한 긴급압력이 발생하면, 케이스(K) 내부는 순간적으로 압력이 증가하게 된다.
증가하는 압력은 케이스(K) 내부에서 벤팅밸브(200)를 향하게 된다.
벤팅밸브(200)로 집중되는 압력은 일차적으로 입출통기공(112)을 통해 배출되지만, 증가하는 압력이 입출통기공(112) 멤브레인필터(120)의 투과도를 넘어서면, 압력은 도 9와 같이 가압플레이트(116)의 긴급순환구(116a)로 진입하게 된다.
긴급순환구(116a)로 진입한 압력은 도 9의 화살표와 같이 집중되면서 박막패드(130)를 파단부재(140)가 설치된 방향으로 팽창시킨다.
박막패드(130)는 팽창하는 과정에서 어느 순간 파단부재(140)의 파단봉(141)과 접촉을 이루게 되고, 이 과정에서 도 10과 같이 순간적으로 파단됨으로써 외부 기체의 유입을 차단하는 폐쇄된 긴급배기공(111)을 개방한다.
증가하는 압력은 긴급배기공(111)의 개방에 따라 도 10에 도시된 화살표방향으로 유동하면서 외부로 배출된다.
이렇게 순간 증가하는 고온의 압력이 하우징(110) 중심부의 긴급배기공(111)을 통해 신속하게 배출됨에 따라, 케이스(K)의 내부 압력이 급속하게 상승하는 것을 방지함으로써 배터리팩(A) 내부의 다른 이차전지셀들의 연속적인 고온 발열 또는 이로 인한 폭발 및 전소를 방지하게 된다.
지금까지 서술된 바와 같이 본 발명의 배터리팩용 벤팅밸브는, 입출통기공을 통해 배터리팩 내부의 압력보상이 이루어지도록 하고, 배터리팩 내부의 긴급압력 발생에 따른 가스 또는 순간 압력이 종래와 같이 외측방향으로의 우회없이 박막패드의 파단을 통해 중앙에 형성된 긴급배기공으로 순간 집중되도록 함으로써 신속한 배출이 이루어지도록 하는 탁월한 효과가 있다.
또한, 긴급 배기가 중앙의 긴급배기공을 통해 배기됨에 따라 종래와 같은 소정의 높이를 갖는 압력릴리프밸브가 필요치 않음으로 벤팅밸브의 높이를 최소화함으로써, 배터리팩이 차량에 설치될 때 벤팅밸브가 간섭되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 배터리팩용 벤팅밸브를 바람직한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아님은 물론이다.
즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
100 : 하우징 110a : 체결공
110b : 결합볼트 111 : 긴급배기공
112 : 입출통기공 113 : 배기관로
114 : 입출관로 115 : 걸림공
116 : 가압플레이트 116a : 긴급순환구
116b : 입출순환구 117 : 단턱홈
120 : 멤브레인필터 121 : 필터부재
130 : 박막패드 131 : 파단라인
132 : 압입부재 140 : 파단부재
141 : 파단봉 150 : 가이드커버
151 : 후크 200 : 벤팅밸브
A : 배터리팩 K : 케이스
P : 이격돌기 S : 실링부재

Claims (10)

  1. 배터리팩(A) 케이스(K)에 장착되며, 중심부에 긴급배기공(111)이 형성되고 둘레를 따라 복수개의 입출통기공(112)이 형성된 하우징(110);
    상기 입출통기공(112)에 구비된 멤브레인필터(120);
    상기 긴급배기공(111) 직하방으로 하우징(110) 내부에 배치되어 상기 긴급배기공(111)을 폐쇄하며, 상기 배터리팩(A) 내부의 긴급압력 발생시 순간 증가하는 압력에 의해 팽창되어 파단되면서 긴급배기공(111)을 개방시키는 박막패드(130): 및
    상기 박막패드(130)와 이격된 상태로 상기 하우징(110) 내부에 배치되며, 팽창하는 상기 박막패드(130)를 파단시키는 파단부재(140);를 포함하며,
    상기 하우징(110) 내부에는, 상기 긴급배기공(111)과 연통하면서 상기 하우징(110) 하측으로 개방된 배기관로(113)와, 상기 입출통기공(112)과 연통하면서 상기 하우징(110) 하측으로 개방된 입출관로(114)가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박막패드(130)는 박막의 실리콘 인것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박막패드(130)의 두께는 0.1mm~0.5mm인 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 박막패드(130)의 판면에는 상기 파단부재(140)와의 접촉시 박막패드(130)의 신속한 파단이 이루어지도록 하는 파단라인(131)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박막패드(130)는 내측이 개구된 림(rim) 형태의 압입부재(132)에 안착된 상태로 상기 하우징(110)의 긴급배기공(111) 직하방으로 배치된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파단부재(140)는 삼발이 형태로, 소정길이를 가지며 하측 말단부에 송곳 또는 칼날이 형성된 파단봉(141)이 복수개로 구비된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(110) 하면에는 상기 박막패드(130)를 지지하는 가압플레이트(116)가 압입되되,
    상기 가압플레이트(116) 중심부에는 상기 배터리팩(A) 케이스(K) 내부와 상기 배기관로(113)를 연통시키는 긴급순환구(116a)가 형성되고,
    상기 가압플레이트(116) 둘레부에는 상기 배터리팩(A) 케이스(K) 내부와 상기 입출관로(114)를 연통시키는 복수개의 입출순환구(116b)가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징(110)의 상부에는 상면을 커버하며, 상기 입출통기공(112)과 긴급배기공(111)을 통해 유동하는 기체를 가이드하기 위한 가이드커버(150)가 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징(110) 상면과 가이드커버(150)의 내측면에는 각각 이격을 위한 복수개의 이격돌기(P)가 형성되고,
    상기 하우징(110) 상면과 상기 가이드커버(150)의 내측면 중 어느 하나에는 복수개의 후크(151)가 형성되며, 다른 하나에는 상기 후크(151)가 삽입되어 걸쳐지는 복수개의 걸림공(115)이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리팩용 벤팅밸브.
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