KR20170103231A - 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 외관을 형성하는 팩 케이스, 팩 케이스 내에 수용되며, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리 및 배터리 모듈 어셈블리의 전압을 온오프시키기 위한 배터리 디스커넥션 어셈블리를 포함하며, 배터리 디스커넥션 어셈블리는, 팩 케이스 내에 장착되며, 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압 및 음극 전압 중 어느 하나의 전압을 온오프시키기 위한 제1 디스커넥션 유닛 및 제1 디스커넥션 유닛과 이격되게 팩 케이스 내에 장착되며, 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압 및 음극 전압 중 다른 하나의 전압을 온오프시키기 위한 제2 디스커넥션 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 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 ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 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 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 팩은, 전기 자동차 등의 자동차에 장착되며 외관을 형성하는 팩 케이스, 팩 케이스 내에 구비되는 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리 및 배터리 모듈 어셈블리의 전압을 온오프시키기 위한 배터리 디스커넥션 어셈블리를 포함하여 구성된다.
여기서, 배터리 디스커넥션 어셈블리는, 자동차 등의 모터 등으로 배터리 모듈 어셈블리의 전압을 인가하거나 또는 차단할 수 있게 배터리 모듈 어셈블리의 전압을 온오프시키기 위한 구성요소이다.
종래 배터리 디스커넥션 어셈블리는, 팩 케이스 내에서 배터리 모듈 어셈블리를 사이에 두고 외부 전원 등과 연결되는 고전압 커넥터와 대향 배치되는 하우징, 하우징 내에 구비되며 양극 전압을 온오프시키는 양극 릴레이 및 하우징 내에 구비되며 음극 전압을 온오프시키는 음극 릴레이를 포함하여 구성된다. 즉, 종래 배터리 디스커넥션 어셈블리에는 양극 릴레이와 음극 릴레이가 하우징 내에 함께 구비된다.
그리고, 종래 배터리 팩에는, 배터리 모듈 어셈블리, 고전압 커넥터 및 배터리 디스커넥션 어셈블리의 전기적 연결을 위해, 고전압 버스바들로서, 각각, 배터리 모듈 어셈블리의 일단과 양극 릴레이를 연결하는 제1 버스바, 배터리 모듈 어셈블리의 타단에 연결되는 제2 버스바, 제2 버스바와 음극 릴레이를 연결하는 제3 버스바, 음극 릴레이와 고전압 커넥터를 연결하는 제4 버스바 및 고전압 커넥터와 양극 릴레이를 연결하는 제5 버스바가 구비된다.
그러나, 종래 배터리 팩에서는, 외부 충격 등이 발생 시, 외부 충격 등에 의해 하우징 내에 함께 구비되는 양극 릴레이와 음극 릴레이가 서로 접촉되어 릴레이들 사이에서 단락이 발생될 위험이 큰 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 팩으로서, 고전압 버스바들 중 적어도 하나가 배터리 모듈 어셈블리의 전극 리드 주변에 배치될 수 있는데, 이 경우, 고전압 버스바와 전극 리드 사이의 단락이 발생될 위험이 큰 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 팩에서는, 배터리 모듈 어셈블리, 고전압 커넥터 및 배터리 디스커넥션 어셈블리의 전기적 연결을 위해 다수 개의 고전압 버스바들이 요구되는 바, 제조 비용 및 제조 효율 측면에서 불리한 문제가 있다.
그러므로, 배터리 디스커넥션 어셈블리의 릴레이들 사이의 단락 및 전극 리드와 고전압 버스바 사이의 단락을 방지하고, 제조 비용을 줄이며, 제조 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 디스커넥션 어셈블리의 릴레이들 사이의 단락 및 전극 리드와 고전압 버스바 사이의 단락을 방지하고, 제조 비용을 줄이며, 제조 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 외관을 형성하는 팩 케이스; 상기 팩 케이스 내에 수용되며, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리; 및 상기 배터리 모듈 어셈블리의 전압을 온오프시키기 위한 배터리 디스커넥션 어셈블리;를 포함하며, 상기 배터리 디스커넥션 어셈블리는, 상기 팩 케이스 내에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압 및 음극 전압 중 어느 하나의 전압을 온오프시키기 위한 제1 디스커넥션 유닛; 및 상기 제1 디스커넥션 유닛과 이격되게 상기 팩 케이스 내에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압 및 음극 전압 중 다른 하나의 전압을 온오프시키기 위한 제2 디스커넥션 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 제1 디스커넥션 유닛 및 상기 제2 디스커넥션 유닛은, 상기 배터리 모듈 어셈블리를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 팩 케이스 외부의 외부 전원과 연결될 수 있게 상기 팩 케이스에 장착되며, 상기 제2 디스커넥션 유닛과 연결되는 고전압 커넥터;를 포함할 수 있다.
상기 제2 디스커넥션 유닛은, 상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 고전압 커넥터 사이에 배치될 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 제1 디스커넥션 유닛을 연결하는 제1 고전압 버스바; 상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 제2 디스커넥션 유닛을 연결하는 제2 고전압 버스바; 및 상기 제1 디스커넥션 유닛과 상기 고전압 커넥터를 연결하는 제3 고전압 버스바;를 포함할 수 있다.
상기 제1 고전압 버스바의 일단은, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 상측 일단부에 연결되며, 상기 제1 고전압 버스바의 타단은, 상기 제1 디스커넥션 유닛에 연결될 수 있다.
상기 제2 고전압 버스바의 일단은, 상기 배터리 모듈의 상측 타단부에 연결되며, 상기 제2 고전압 버스바의 타단은, 상기 제2 디스커넥션 유닛에 연결될 수 있다.
상기 제3 고전압 버스바는, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 하측과 상기 팩 케이스 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 디스커넥션 유닛은, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압을 온오프시키며, 상기 제2 디스커넥션 유닛은, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 음극 전압을 온오프시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 디스커넥션 어셈블리의 릴레이들 사이의 단락 및 전극 리드와 고전압 버스바 사이의 단락을 방지하고, 제조 비용을 줄이며, 제조 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩에서 팩 케이스의 케이스 커버를 제외한 배터리 팩의 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩에서 팩 케이스의 케이스 트레이 및 배터리 모듈 어셈블리를 제외한 배터리 팩의 사시도이다.
도 4는 도 3의 배터리 팩의 배터리 디스커넥션 어셈블리의 제1 디스커넥션 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 배터리 팩의 배터리 디스커넥션 어셈블리의 제2 디스커넥션 유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 도 3의 배터리 팩의 제1 고전압 버스바 내지 제3 고전압 버스바를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 배터리 팩의 전기적 연결을 설명하기 위한 블럭도이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 팩에서 팩 케이스의 케이스 커버를 제외한 배터리 팩의 사시도이며, 도 3은 도 2의 배터리 팩에서 팩 케이스의 케이스 트레이 및 배터리 모듈 어셈블리를 제외한 배터리 팩의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 팩(10)은, 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(10)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(10)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식의 다양한 자동차에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩은 상기 자동차 이외에도 이차 전지로서의 배터리 셀을 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다. 이하, 본 실시예에서는 상기 자동차에 구비되는 배터리 팩(10)인 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 팩(10)은, 팩 케이스(100), 배터리 모듈 어셈블리(200), 고전압 커넥터(300), 충전 케이블(330), 고정 클립(350), 배터리 디스커넥션 어셈블리(400, 500), 제1 고전압 버스바(600), 제2 고전압 버스바(700) 및 제3 고전압 버스바(800)를 포함할 수 있다.
상기 팩 케이스(100)는 상기 배터리 팩(10)의 외관을 형성하며, 상기 자동차에 장착될 수 있다. 이러한 상기 팩 케이스(100)는, 케이스 트레이(110) 및 케이스 커버(150)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 트레이(110)는 후술하는 배터리 모듈 어셈블리(200), 고전압 커넥터(300), 충전 케이블(330), 고정 클립(350), 배터리 디스커넥션 어셈블리(400, 500), 제1 고전압 버스바(600), 제2 고전압 버스바(700), 제3 고전압 버스바(800) 및 상기 배터리 팩(10)을 구성하는 각종 전장 부품 등의 구성 요소들을 지지하며, 상기 자동차의 차체 등에 장착될 수 있다.
상기 케이스 커버(150)는 상기 케이스 트레이(110)의 상호 결합되어 상기 배터리 모듈 어셈블리(200), 상기 고전압 커넥터(300), 상기 충전 케이블(330), 상기 고정 클립(350), 상기 배터리 디스커넥션 어셈블리(400, 500), 상기 제1 고전압 버스바(600), 상기 제2 고전압 버스바(700), 상기 제3 고전압 버스바(800) 및 상기 배터리 팩(10)을 구성하는 각종 전장 부품 등의 구성 요소들을 패키징할 수 있다.
상기 배터리 모듈 어셈블리(200)는 상기 팩 케이스(100) 내에 수용되며, 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 배터리 모듈들(210)을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 모듈들(210)은 상기 팩 케이스(100)의 전후 방향(X축 방향)을 따라 상호 적층되며, 상기 케이스 트레이(110)에 고정 장착될 수 있다.
상기 복수 개의 배터리 모듈들(210)은, 각각, 상호 전기적으로 연결되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들은, 각각, 이차 전지로서, 더 구체적으로, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 전극 리드들은, 상기 팩 케이스(100)의 상측(+Z축 방향)으로 돌출되게 구비될 수 있으며, 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 고전압 커넥터(300)는 상기 케이스 트레이(110)의 후방(-X축 방향)에 장착되며, 상기 팩 케이스(100)의 외부의 외부 전원(P, 도 7 참조)과 연결될 수 있다. 이러한 상기 고전압 커넥터(300)는 후술하는 제2 디스커넥션 유닛(500) 및 제3 고전압 버스바(800)와 연결될 수 있다.
상기 충전 케이블(330)은 후술하는 제1 디스커넥션 유닛(400) 및 상기 케이스 트레이(110)의 후방(-X축 방향)에 구비되는 충전 커넥터(미도시)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 상기 충전 케이블(330)은 후술하는 제1 디스커넥션 유닛(400)의 프리차지 릴레이(490)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 상기 충전 케이블(330)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)과 상기 케이스 트레이(110) 사이에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 길게 배치될 수 있다.
상기 고정 클립(350)은 상기 충전 케이블(330) 및 후술하는 제3 고전압 버스바(800)를 상기 케이스 트레이(110)에 고정시킬 수 있다. 이러한 상기 고정 클립(350)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 고정 클립들(350)은 상기 케이스 트레이(110)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 상호 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.
상기 배터리 디스커넥션 어셈블리(400, 500)는 상기 자동차 등의 모터 등으로 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 전압을 인가하거나 또는 차단할 수 있게 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 전압을 온오프시키기 위한 것으로서, 상기 팩 케이스(100) 내에 구비될 수 있다.
이러한 상기 배터리 디스커넥션 어셈블리(400, 500)는, 제1 디스커넥션 유닛(400) 및 제2 디스커넥션 유닛(500)을 포함할 수 있다.
상기 제1 디스커넥션 유닛(400)은 상기 팩 케이스(100) 내에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리(100)의 양극 전압 및 음극 전압 중 어느 하나의 전압을 온오프시킬 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 배터리 모듈 어셈블리(100)의 양극 전압을 온오프시키는 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)은 상기 케이스 트레이(100)의 전방(+X축 방향)에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 전방(+X축 방향) 가까이에 배치될 수 있다.
상기 제2 디스커넥션 유닛(500)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(100)의 양극 전압 및 음극 전압 중 다른 하나의 전압을 온오프시킬 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 배터리 모듈 어셈블리(100)의 음극 전압을 온오프시키는 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)은 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)과 물리적으로 이격되게 상기 팩 케이스(100) 내에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)은 상기 케이스 트레이(100)의 후방(-X축 방향)에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 후방(-X축 방향) 가까이에 배치될 수 있다.
즉, 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)과 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)은, 또한, 상기 케이스 트레이(100)의 후방(-X축 방향)에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 고전압 커넥터(300) 사이에 배치될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 양극 전압 및 음극 전압을 온오프시킬 수 있는 제1 디스커넥션 유닛(400)과 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)이 서로 개별적으로 분리되어 상기 팩 케이스(100) 내에 구비되는 바, 후술하는 제1 디스커넥션 유닛(400)의 양극 릴레이(450)와 제2 디스커넥션 유닛(500)의 음극 릴레이(550)가 물리적으로 분리될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 배터리 팩(10)의 외부 충격 발생 시, 상기 외부 충격 등에 의한 상기 양극 릴레이(450)와 음극 릴레이(550) 사이의 상호 접촉에 따른 단락이 원천적으로 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 배터리 디스커넥션 어셈블리(400, 500)의 추후 관리 측면에서도, 예로써, 후술하는 양극 릴레이(450) 및 음극 릴레이(550) 중 어느 하나의 릴레이에서 불량이 발생될 경우, 문제되는 릴레이가 구비되는 유닛만의 교체가 가능하기에, 상기 배터리 팩(10)의 추후 관리가 용이해질 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 제1 디스커넥션 유닛(400) 및 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)에 대해 더 자세히 살펴 본다.
도 4는 도 3의 배터리 팩의 배터리 디스커넥션 어셈블리의 제1 디스커넥션 유닛의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)은, 베이스 하우징(410), 커버 하우징(420), 버스바(430), 전류 센서(440), 양극 릴레이(450), 전압 측정 하네스(460), 다이오드 모듈(470), 퓨즈(480), 프리차지 릴레이(490) 및 프리차지 레지스터(495)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 하우징(410) 및 상기 커버 하우징(420)은 상호 결합되어, 후술하는 버스바(430), 전류 센서(440), 양극 릴레이(450), 전압 측정 하네스(460), 다이오드 모듈(470), 퓨즈(480), 프리차지 릴레이(490) 및 프리차지 레지스터(495)를 내부에 패키징할 수 있다.
상기 버스바(430)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 양극, 후술하는 양극 릴레이(450) 및 후술하는 퓨즈(480) 등을 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 상기 버스바(430)는 후술하는 제1 고전압 버스바(600) 및 제3 고전압 버스바(800)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전류 센서(440)는 상기 제1 디스커넥션 유닛(400) 내의 전류를 측정하여, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 전류를 측정할 수 있다. 상기 전류 센서(440)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 양극 릴레이(450)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 양극 전압을 온오프시키는 것으로서, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 양극으로부터 인가되는 고전압 전류를 차단하거나 또는 연결시킬 수 있다.
상기 전압 측정 하네스(460)는 상기 전류 센서(440), 상기 양극 릴레이(450) 및 후술하는 프리차지 릴레이(490)의 전압을 측정할 수 있다. 이러한 상기 전압 측정 하네스(460)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 다이오드 모듈(470)은 상기 제1 디스커넥션 유닛(400) 내의 전류의 역 방향으로의 흐름을 방지할 수 있다. 이러한 상기 다이오드 모듈(470)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 퓨즈(480)는 상기 제1 디스커넥션 유닛(400) 내에서 허용 전류 이상의 과전류 발생을 차단하기 위한 것으로서, 상기 허용 전류 이상의 과전류 발생 시 끊어질 수 있다.
상기 프리차지 릴레이(490)는 상기 충전 케이블(330)과 연결될 수 있으며, 상기 양극 릴레이(450)로의 전압 인가 시 걸리는 부하를 줄일 수 있게 사전 충전을 제어할 수 있다. 이러한 상기 프리차지 릴레이(490)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 프리차지 레지스터(495)는 상기 프리차지 릴레이(490)에 의한 사전 충전 시 발생될 수 있는 과전압을 방지할 수 있다. 상기 프리차지 레지스터(495)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
도 5는 도 3의 배터리 팩의 배터리 디스커넥션 어셈블리의 제2 디스커넥션 유닛의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)은, 베이스 하우징(510), 커버 하우징(520), 버스바(530), 음극 릴레이(550), 전압 측정 하네스(560) 및 다이오드 모듈(570)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 하우징(510) 및 상기 커버 하우징(520)은 상호 결합되어 후술하는 버스바(530), 음극 릴레이(550), 전압 측정 하네스(560) 및 다이오드 모듈(570)을 내부에 패키징할 수 있다.
상기 버스바(530)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 음극, 후술하는 음극 릴레이(550) 및 다이오드 모듈(570) 등을 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 상기 버스바(530)는 상기 고전압 커넥터(300) 및 후술하는 제2 고전압 버스바(700)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 음극 릴레이(550)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 음극 전압을 온오프시키는 것으로서, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 음극으로부터 인가되는 고전압 전류를 차단하거나 또는 연결시킬 수 있다.
상기 전압 측정 하네스(560)는 상기 음극 릴레이(550)의 전압을 측정할 수 있다. 이러한 상기 전압 측정 하네스(560)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 다이오드 모듈(570)은 상기 제2 디스커넥션 유닛(500) 내의 전류의 역 방향으로의 흐름을 방지할 수 있다. 이러한 상기 다이오드 모듈(570)에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
이하, 계속해서, 하기 도 6, 도 7 및 앞선 도 1 내지 도 3을 참조하여, 상기 배터리 팩(10)의 나머지 구성 요소들에 대해 설명한다.
도 6은 도 3의 배터리 팩의 제1 고전압 버스바 내지 제3 고전압 버스바를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 고전압 버스바(600)는 양극 버스바로 구비될 수 있으며, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 전방(+X축 방향) 상측에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)을 연결할 수 있다.
상기 제1 고전압 버스바(600)의 일단(602)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상측 일단부에 연결되며, 상기 제1 고전압 버스바(600)의 타단(604)은 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)에 연결될 수 있다.
상기 제1 고전압 버스바(600)의 길이는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상측 일단부와 상기 제1 디스커넥션 유닛(400) 사이를 연결할 수 있는 정도로만 마련되면 되기에, 본 실시예에서는 상기 제1 고전압 버스바(600)의 제조 비용을 줄이며 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 제1 고전압 버스바(600)가 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상측 일단부에만 연결되는 바, 상기 제1 고전압 버스바(600)와 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상기 전극 리드들과의 단락 발생이 원천적으로 방지될 수 있으며, 주변 전장 부품 등과의 전기적 노이즈 발생 또한 최소화될 수 있다.
상기 제2 고전압 버스바(700)는 음극 버스바로 구비될 수 있으며, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 후방(-X축 방향) 상측에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)와 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)을 연결할 수 있다.
상기 제2 고전압 버스바(700)의 일단(702)은 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상측 타단부에 연결되며, 상기 제2 고전압 버스바(700)의 타단(704)은 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제2 고전압 버스바(700)의 길이는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상측 타단부와 상기 제2 디스커넥션 유닛(500) 사이를 연결할 수 있는 정도로만 마련되면 되기에, 본 실시예에서는 상기 제2 고전압 버스바(700)의 제조 비용을 줄이며 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 상기 제2 고전압 버스바(700)가 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상측 타단부에만 연결되는 바, 상기 제2 고전압 버스바(700)와 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상기 전극 리드들과의 단락 발생이 원천적으로 방지될 수 있으며, 주변 전장 부품 등과의 전기적 노이즈 발생 또한 최소화될 수 있다.
상기 제3 고전압 버스바(800)는 양극 버스바로 구비될 수 있으며, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)에서 상기 고전압 커넥터(300)와 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)을 연결할 수 있다. 여기서, 상기 제3 고전압 버스바(800)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)과 상기 팩 케이스(100)의 상기 케이스 트레이(110) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제3 고전압 버스바(800)의 일단(802)은 상기 고전압 커넥터(300)에 연결되며, 상기 제3 고전압 버스바(800)의 타단(804)은 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)에 연결될 수 있다.
상기 제3 고전압 버스바(800)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상기 전극 리드들의 돌출 방향의 반대 방향인 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 하측(-Z축 방향)에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 길이 방향(X축 방향)을 따라 구비되는 바, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)의 상기 전극 리드들과의 단락 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 7은 도 1의 배터리 팩의 전기적 연결을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)에서, 상기 배터리 모듈 어셈블리(200)는, 각각, 상기 제1 고전압 버스바(600) 및 상기 제2 고전압 버스바(700)와 연결될 수 있다. 상기 고전압 커넥터(300)는 상기 외부 전원(P), 상기 제2 디스커넥션 유닛(500) 및 상기 제3 고전압 버스바(800)와 연결될 수 있다. 상기 제1 디스커넥션 유닛(400)은, 각각, 상기 제1 고전압 버스바(600) 및 상기 제3 고전압 버스바(800)와 연결될 수 있다. 마지막으로, 상기 제2 디스커넥션 유닛(500)은, 각각, 상기 고전압 커넥터(300) 및 상기 제2 고전압 버스바(700)와 연결될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 최소 5개의 고전압 버스바들이 요구되던 종래 배터리 팩과 달리 3개의 고전압 버스바들(600, 700, 800)만으로도 상기 배터리 팩(10)의 전기적 연결이 구현될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)은 상기 배터리 팩(10) 내부의 공간 활용성을 높일 수 있고, 상기 배터리 팩(10)의 제조 비용을 현저히 줄일 수 있으며, 상기 배터리 팩(10)의 제조 효율을 현저히 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10: 배터리 팩 100: 팩 케이스
110: 케이스 트레이 150: 케이스 커버
200: 배터리 모듈 어셈블리 210: 배터리 모듈
300: 고전압 커넥터 330: 충전 케이블
350: 고정 클립 400: 제1 디스커넥션 유닛
410: 베이스 하우징 420: 커버 하우징
430: 버스바 440: 전류 센서
450: 양극 릴레이 460: 전압 측정 하네스
470: 다이오드 모듈 480: 퓨즈
490: 프리차지 릴레이 495: 프리차지 레지스터
500: 제2 디스커넥션 유닛 510: 베이스 하우징
520: 커버 하우징 530: 버스바
550: 음극 릴레이 560: 전압 측정 하네스
570: 다이오드 모듈 600: 제1 고전압 버스바
700: 제2 고전압 버스바 800: 제3 고전압 버스바

Claims (10)

  1. 외관을 형성하는 팩 케이스;
    상기 팩 케이스 내에 수용되며, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리; 및
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 전압을 온오프시키기 위한 배터리 디스커넥션 어셈블리;를 포함하며,
    상기 배터리 디스커넥션 어셈블리는,
    상기 팩 케이스 내에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압 및 음극 전압 중 어느 하나의 전압을 온오프시키기 위한 제1 디스커넥션 유닛; 및
    상기 제1 디스커넥션 유닛과 이격되게 상기 팩 케이스 내에 장착되며, 상기 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압 및 음극 전압 중 다른 하나의 전압을 온오프시키기 위한 제2 디스커넥션 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스커넥션 유닛 및 상기 제2 디스커넥션 유닛은,
    상기 배터리 모듈 어셈블리를 사이에 두고 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팩 케이스 외부의 외부 전원과 연결될 수 있게 상기 팩 케이스에 장착되며, 상기 제2 디스커넥션 유닛과 연결되는 고전압 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 디스커넥션 유닛은,
    상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 고전압 커넥터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 제1 디스커넥션 유닛을 연결하는 제1 고전압 버스바;
    상기 배터리 모듈 어셈블리와 상기 제2 디스커넥션 유닛을 연결하는 제2 고전압 버스바; 및
    상기 제1 디스커넥션 유닛과 상기 고전압 커넥터를 연결하는 제3 고전압 버스바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 고전압 버스바의 일단은,
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 상측 일단부에 연결되며,
    상기 제1 고전압 버스바의 타단은,
    상기 제1 디스커넥션 유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 고전압 버스바의 일단은,
    상기 배터리 모듈의 상측 타단부에 연결되며,
    상기 제2 고전압 버스바의 타단은,
    상기 제2 디스커넥션 유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제3 고전압 버스바는,
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 하측과 상기 팩 케이스 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 디스커넥션 유닛은,
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 양극 전압을 온오프시키며,
    상기 제2 디스커넥션 유닛은,
    상기 배터리 모듈 어셈블리의 음극 전압을 온오프시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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