KR20240001662A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부 팩 하우징과 하부 팩 하우징의 측벽프레임에 형성된 가스 채널들을 이용하여 배터리 팩 내의 가스를 용이하게 배터리 팩 외부로 배출할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩에 수용된 배터리 셀 간에 고온 가스나 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있다.
또한, 가스켓을 도입하여 배터리 어셈블리 간의 가스 및 화염전파를 방지할 수 있으며, 하부 팩 하우징에 단위프레임으로 구성되는 단위프레임 어셈블리를 포함하도록 하여, 배터리 팩의 바닥부 면적을 자유롭게 확장할 수 있는 배터리 팩을 제공한다. The present invention can easily discharge gas within the battery pack to the outside of the battery pack by using gas channels formed in the side wall frames of the upper pack housing and the lower pack housing. Accordingly, it is possible to delay the spread of high-temperature gas or flame between battery cells accommodated in the battery pack.
In addition, gaskets can be introduced to prevent gas and flame spread between battery assemblies, and the bottom pack area of the battery pack can be freely expanded by including a unit frame assembly composed of unit frames in the lower pack housing. provides.
Description
본 발명은 복수개의 배터리 어셈블리를 수용하는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack housing a plurality of battery assemblies.
보다 상세하게는 배터리 팩 내에서 발생하는 벤팅 가스를 배터리 팩 외부로 효율적으로 배출할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다. More specifically, it relates to a battery pack that can efficiently discharge venting gas generated within the battery pack to the outside of the battery pack.
전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 이차전지를 포함하는 다수의 배터리 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 이차전지는 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.Battery packs applied to electric vehicles, etc. have a structure in which multiple battery modules including a plurality of secondary batteries are connected in series or parallel to obtain high output. In addition, the secondary battery is capable of repeated charging and discharging through electrochemical reactions between components, including positive and negative electrode current collectors, separators, active materials, and electrolyte solutions.
최근 배터리 용량이 늘어남에 따라서 배터리 팩 내에 수용되는 배터리 셀이 대형화되거나 수용 개수가 증가하고 있다. 이와 같은 배터리 용량 증가에 따라 배터리 팩의 폭발력도 증가하므로 폭발에 따른 위험성도 커지고 있다. 예컨대, 하나의 배터리 셀이 발화하여 고온 가스나 화염이 발생하면 인접하는 배터리 셀로 전파가 가속되므로 이를 지연시키거나 방지할 수 있는 구조가 필요하다.Recently, as battery capacity has increased, the number of battery cells accommodated in a battery pack has become larger or the number of cells accommodated has increased. As battery capacity increases, the explosive power of the battery pack also increases, increasing the risk of explosion. For example, when one battery cell ignites and generates high-temperature gas or flame, propagation to adjacent battery cells is accelerated, so a structure that can delay or prevent this is needed.
한편, 배터리 셀의 종류나 크기가 달라질 경우, 혹은 배터리 셀의 개수를 증감하여 배터리 팩의 용량을 변경할 필요가 있는 경우에, 상기 배터리 셀을 수용하는 배터리 팩의 크기나 규격을 변경하여야 한다. 그러나, 종래의 배터리 팩은 배터리 셀이나 모듈을 수용하는 베이스판의 규격이 정해져 있어 배터리 팩의 크기나 면적을 자유롭게 변경할 수 없었다. 특히, 새롭게 출시되는 자동차의 종류에 따라 새로운 사양 및 용량의 다종다양한 배터리 팩을 제작할 필요가 있는 경우, 이에 대응하기 곤란하였다. 즉, 종래의 배터리 팩은 설계 변경의 자유도가 현저하게 떨어지는 문제가 있었다. Meanwhile, when the type or size of the battery cell changes, or when the capacity of the battery pack needs to be changed by increasing or decreasing the number of battery cells, the size or specification of the battery pack accommodating the battery cell must be changed. However, in conventional battery packs, the size or area of the battery pack cannot be freely changed because the standard of the base plate that accommodates the battery cells or modules is set. In particular, it was difficult to respond to the need to manufacture a variety of battery packs with new specifications and capacities depending on the type of newly released vehicle. In other words, conventional battery packs had a problem in that the freedom of design change was significantly reduced.
따라서, 배터리 팩 내에서 가스 및 화염 전파를 지연 또는 방지할 수 있는 기술의 개발이 요망된다. Therefore, there is a need to develop technology that can delay or prevent the spread of gases and flames within a battery pack.
또한, 배터리 셀 또는 상기 셀이 사용되는 자동차 등의 종류에 따라 크기 나 면적을 자유롭게 변경할 수 있으면서, 구조를 간소화하여 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요망된다.In addition, there is a need to develop technology that can improve energy density by simplifying the structure while freely changing the size or area depending on the type of battery cell or automobile in which the cell is used.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리 팩 내에서 발생하는 고온 가스를 효율적으로 배출함으로써 배터리 셀 간에 고온 가스나 화염이 전파되는 것을 지연시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems and aims to provide a battery pack that can delay the propagation of high-temperature gas or flame between battery cells by efficiently discharging high-temperature gas generated within the battery pack. .
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 어셈블리; 상부면이 개방되고 상기 복수개의 배터리 어셈블리를 수용하는 하부 팩 하우징; 및 상기 하부 팩 하우징의 개방된 상부면에 결합하는 상부 팩 하우징을 포함하고, 상기 상부 팩 하우징은, 배터리 팩 내에서 발생하는 가스가 도입되는 가스 입구와 상기 가스 입구와 연통하는 제1 가스 채널을 구비하고, 상기 하부 팩 하우징은, 상기 제1 가스 채널과 연통하는 제2 가스 채널과 상기 제2 가스 채널과 연통되어 배터리 팩 외부로 상기 가스를 배출하는 가스 출구를 구비한 측벽프레임을 포함한다.In order to solve the above problem, a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery assemblies; a lower pack housing with an open upper surface accommodating the plurality of battery assemblies; and an upper pack housing coupled to the open upper surface of the lower pack housing, wherein the upper pack housing includes a gas inlet through which gas generated within the battery pack is introduced and a first gas channel communicating with the gas inlet. The lower pack housing includes a side wall frame having a second gas channel in communication with the first gas channel and a gas outlet in communication with the second gas channel to discharge the gas to the outside of the battery pack.
상기 상부 팩 하우징의 테두리부가 상기 하부 팩 하우징의 측벽 프레임 상에 결합되고, 상기 테두리부 하부에 상기 제1 가스 채널과 연통되는 제1 벤팅 홀이 형성되고, 상기 측벽프레임 상부에 상기 제1 벤팅 홀과 연통되며 또한 상기 제2 가스 채널과 연통하는 제2 벤팅 홀이 형성될 수 있다.The edge portion of the upper pack housing is coupled to the side wall frame of the lower pack housing, a first venting hole communicating with the first gas channel is formed in a lower portion of the edge portion, and the first venting hole is formed in an upper portion of the side wall frame. A second venting hole may be formed that communicates with and communicates with the second gas channel.
상기 상부 팩 하우징은, 상기 가스 입구가 형성된 하판 프레임과, 상기 하판 상에 결합되어 하판과의 사이에 제1 가스 채널을 형성하는 상판 프레임을 포함할 수 있다.The upper pack housing may include a lower plate frame in which the gas inlet is formed, and an upper plate frame coupled to the lower plate to form a first gas channel between the lower plate and the lower plate.
또는, 상기 상부 팩 하우징은, 내부에 제1 가스 채널이 형성된 중공구조로 구성되고, 하부면에 상기 제1 가스 채널과 연통하는 가스 입구가 복수개 형성될 수 있다.Alternatively, the upper pack housing may be composed of a hollow structure with a first gas channel formed therein, and a plurality of gas inlets communicating with the first gas channel may be formed on the lower surface.
상기 측벽프레임은 내부에 제2 가스 채널이 형성된 중공형 구조이고, 상기 가스 출구는 상기 측벽프레임의 외벽을 따라 적어도 1개 이상 형성될 수 있다.The side wall frame has a hollow structure with a second gas channel formed therein, and at least one gas outlet may be formed along the outer wall of the side wall frame.
상기 제1 가스 채널과 제2 가스 채널은 서로 상이한 방향으로 배향될 수 있다.The first gas channel and the second gas channel may be oriented in different directions.
상기 측벽프레임의 가스 출구에는, 소정 압력 및/또는 소정 온도 이상에서 변형되어 상기 가스 출구를 외부로 개방하는 가스 밀봉부재를 포함하는 벤팅 기구부가 설치될 수 있다.A venting mechanism including a gas sealing member that is deformed above a predetermined pressure and/or temperature and opens the gas outlet to the outside may be installed at the gas outlet of the side wall frame.
상기 상부 팩 하우징과 측벽프레임은 상이한 재질로 구성되고, 상기 상부 팩 하우징의 재질이 상기 측벽프레임의 재질보다 내열성이 더 높은 것일 수 있다.The upper pack housing and the side wall frame may be made of different materials, and the material of the upper pack housing may have higher heat resistance than the material of the side wall frame.
또한, 상기 하부 팩 하우징의 바닥부에 각각의 배터리 어셈블리 사이에 배치되는 복수개의 격벽이 설치되고, 상기 측벽프레임은 상기 바닥부의 둘레를 따라 결합될 수 있다.Additionally, a plurality of partition walls disposed between each battery assembly may be installed on the bottom of the lower pack housing, and the side wall frame may be coupled along the perimeter of the bottom.
상기 격벽은 상기 배터리 어셈블리 높이와 같거나 그보다 높은 높이를 가질 수 있다.The partition wall may have a height equal to or higher than the height of the battery assembly.
이웃하는 격벽 사이 거리는, 상기 각 배터리 어셈블리의 폭보다 작을 수 있다.The distance between neighboring partition walls may be smaller than the width of each battery assembly.
상기 배터리 어셈블리는 이웃하는 격벽 사이에서 상기 격벽의 연장방향을 따라 2열 이상 배열되고, 상기 격벽은, 상기 배터리 어셈블리의 열의 개수에 대응하여 상기 배터리 어셈블리의 배열방향으로 소정간격 이격되어 2개 이상 설치되고, 상기 배터리 어셈블리의 배열방향에 수직으로 연장되며 상기 격벽 사이의 소정 간격에 설치되는 센터프레임을 더 포함할 수 있다.The battery assemblies are arranged in two or more rows between adjacent partition walls along the extension direction of the partition walls, and two or more partition walls are installed at a predetermined distance in the arrangement direction of the battery assemblies corresponding to the number of rows of the battery assemblies. It may further include a center frame extending perpendicular to the arrangement direction of the battery assembly and installed at a predetermined interval between the partition walls.
상기 배터리 팩은, 상기 하부 팩 하우징의 측벽프레임 상부면과 상기 격벽 상에 결합되어 상기 하부 팩 하우징에 수용된 각각의 배터리 어셈블리를 상기 격벽과 함께 격리하는 가스켓; 을 더 포함할 수 있다.The battery pack includes: a gasket coupled to the upper surface of the side wall frame of the lower pack housing and the partition wall to isolate each battery assembly accommodated in the lower pack housing together with the partition wall; It may further include.
상기 가스 입구는, 각각 격리된 배터리 어셈블리의 상부에 위치한 상부 팩 하우징 하부면에 각각 형성될 수 있다.The gas inlets may be formed on lower surfaces of the upper pack housings located on top of each isolated battery assembly.
상기 하부 팩 하우징은, 상기 격벽과 상기 격벽 하단으로부터 일측방향으로 연장되는 베이스판을 각각 가지는 복수개의 단위프레임의 어셈블리로서, 하나의 단위프레임의 베이스판의 격벽 하단측 단부가 후속 단위프레임 베이스판의 일측방향 연장 단부와 차례차례 결합하는 것에 의하여 상기 단위프레임이 측방향을 따라 일렬로 결합되어 이루어지는 단위프레임 어셈블리; 및 상기 단위프레임 어셈블리의 둘레를 따라 결합되는 측벽프레임을 포함할 수 있다.The lower pack housing is an assembly of a plurality of unit frames each having a partition wall and a base plate extending in one direction from the bottom of the partition wall, wherein the bottom end of the partition wall of the base plate of one unit frame is connected to the base plate of the next unit frame. a unit frame assembly in which the unit frames are combined in a row along a lateral direction by sequentially combining one-sided extending ends; And it may include a side wall frame coupled along the perimeter of the unit frame assembly.
본 발명에 따르면, 배터리 팩 내에서 발생하는 고온의 가스를 상부 팩 하우징을 거쳐 측벽프레임 쪽으로 배출할 수 있으므로, 배터리 셀 간에 고온 가스나 화염이 전파되는 것을 효과적으로 지연시킬 수 있다.According to the present invention, high-temperature gas generated within the battery pack can be discharged toward the side wall frame through the upper pack housing, thereby effectively delaying the spread of high-temperature gas or flame between battery cells.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈 하우징 없이 직접 배터리 셀을 수용하는 셀투팩 구조를 구현함으로서, 모듈 부품 생산 및 조립에 따른 공정이나 비용을 없앨 수 있다. 또한, 모듈 설치에 필요한 조립 공차를 없애고, 높이방향으로 팩 내의 공간을 보다 컴팩트하게 하고 배터리 팩 중량을 저감할 수 있으므로, 동일 배터리 팩 공간이 차지하는 에너지 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. Additionally, according to one embodiment of the present invention, by implementing a cell-to-pack structure that directly accommodates battery cells without a module housing, processes and costs associated with producing and assembling module parts can be eliminated. In addition, the assembly tolerance required for module installation can be eliminated, the space within the pack in the height direction can be made more compact, and the weight of the battery pack can be reduced, thereby further improving the energy density occupied by the same battery pack space.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면 공용 부품으로 사용 가능한 단위프레임의 조립 개수를 증감함으로써, 배터리 팩의 크기 및 면적을 자유롭게 변경할 수 있다. 따라서, 요구되는 사양에 따라 배터리 팩의 크기를 변경할 수 있어 배터리 팩의 설계 자유도가 크게 향상된다. 또한, 단위프레임을 표준 부품화, 혹은 공용 부품화하여 부품 생산단가를 낮출 수 있다.Additionally, according to an exemplary embodiment of the present invention, the size and area of the battery pack can be freely changed by increasing or decreasing the assembled number of unit frames that can be used as common parts. Therefore, the size of the battery pack can be changed according to the required specifications, greatly improving the design freedom of the battery pack. In addition, the unit production cost of parts can be reduced by converting the unit frame into a standard part or a shared part.
도 1은 통상적인 배터리 모듈의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 배터리 팩의 개략도이다.
도 3은 종래의 배터리 팩 구조의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 배터리 팩의 일부 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩에 수용되는 배터리 어셈블리의 개략도이다.
도 6은 도 4의 배터리 팩의 팩 하우징 분해도이다.
도 7은 도 4의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 4의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 단면도이다.
도 9는 종래의 배터리 팩과 본 발명의 배터리 팩을 대비한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 배터리 팩의 일부 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 도 10의 배터리 팩의 사시도이다.
도 12는 도 10의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예의 배터리 팩의 일부 분해사시도이다.
도 14는 도 13의 배터리 팩의 팩 하우징 분해도이다.
도 15는 도 13의 배터리 팩의 구성요소인 단위프레임 어셈블리의 결합과정을 나타내는 개략도이다.
도 16은 도 13의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 단면도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a typical battery module.
Figure 2 is a schematic diagram of a conventional battery pack.
3 is a schematic cross-sectional view of a conventional battery pack structure.
Figure 4 is a partially exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a battery assembly accommodated in the battery pack of the present invention.
FIG. 6 is an exploded view of the pack housing of the battery pack of FIG. 4.
FIG. 7 is a perspective view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 4.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 4.
Figure 9 is a schematic diagram comparing a conventional battery pack and the battery pack of the present invention.
Figure 10 is a partially exploded perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a perspective view of the battery pack of Figure 10 of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 10.
Figure 13 is a partial exploded perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an exploded view of the pack housing of the battery pack of FIG. 13.
FIG. 15 is a schematic diagram showing the assembly process of the unit frame assembly, which is a component of the battery pack of FIG. 13.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 13.
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.The present invention will become more apparent by detailed description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The embodiments described herein are shown as examples to aid understanding of the invention, and it should be understood that the present invention can be implemented with various modifications different from the embodiments described herein. Additionally, in order to aid understanding of the invention, the attached drawings are not drawn to actual scale and the dimensions of some components may be exaggerated.
이하 본 발명에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(제1 실시형태)(First Embodiment)
도 1은 통상적인 배터리 모듈의 구조를 나타내는 개략도이고, 도 2는 종래의 배터리 팩의 개략도이고, 도 3은 종래의 배터리 팩 구조의 개략 단면도이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a typical battery module, FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional battery pack, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the conventional battery pack structure.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 배터리 모듈(10)은 복수개의 배터리 셀(11)을 수용하는 모듈 하우징(12: 12A,12B)을 구비하고, 모듈 하우징의 전단과 후단을 커버하는 전단부판(13)과 후단부판(14)을 구비하고 있다. 또한, 상기 배터리 셀과 모듈 하우징 사이에는 열전도성 접착제 등으로 이루어지는 열전달부재(1)가 위치한다(도 3 참조).As shown in Figure 1, a typical battery module 10 is provided with a module housing (12: 12A, 12B) that accommodates a plurality of battery cells 11, and a front end plate that covers the front and rear ends of the module housing. (13) and a rear end plate (14). Additionally, a heat transfer member 1 made of a thermally conductive adhesive is positioned between the battery cell and the module housing (see FIG. 3).
도 2 및 도 3에는 이러한 복수개의 배터리 모듈(10)이 배터리 팩(20)의 팩 하우징(21)에 설치된 것을 나타내고 있다. 각각의 배터리 모듈(10)은 팩 하우징(21)의 베이스판(23)에 구비된 격벽(22) 사이에 설치된다. 또한, 상기 배터리 모듈과 상기 모듈이 탑재되는 베이스판(23) 사이에는 열전도성 접착제 등으로 이루어지는 열전달부재(1')가 추가적으로 배치되고, 상기 베이스판(23) 하부에는 냉각판(24)이 배치된다.2 and 3 show a plurality of battery modules 10 installed in the pack housing 21 of the battery pack 20. Each battery module 10 is installed between partition walls 22 provided on the base plate 23 of the pack housing 21. In addition, a heat transfer member 1' made of a thermally conductive adhesive or the like is additionally disposed between the battery module and the base plate 23 on which the module is mounted, and a cooling plate 24 is disposed below the base plate 23. do.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 배터리 팩의 일부 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 배터리 팩에 수용되는 배터리 어셈블리의 개략도이고, 도 6은 도 4의 배터리 팩의 팩 하우징 분해도이고, 도 7 및 도 8은 도 4의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 사시도 및 단면도이다.Figure 4 is a partially exploded perspective view of a battery pack of an embodiment of the present invention, Figure 5 is a schematic diagram of a battery assembly accommodated in the battery pack of the present invention, Figure 6 is an exploded view of the pack housing of the battery pack of Figure 4, and Figure 7 and FIG. 8 is a perspective view and cross-sectional view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 4.
본 명세서에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 배치 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 도 4의 화살표(F)방향에서 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내기로 한다.In this specification, terms indicating directions such as front, back, left, right, up, and down may vary depending on the location of the observer or the arrangement of the object. However, in this specification, for convenience of explanation, directions such as front, back, left, right, up, and down are indicated separately based on the view from the direction of arrow F in FIG. 4.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 어셈블리; 상부면이 개방되고 상기 복수개의 배터리 어셈블리를 수용하는 하부 팩 하우징; 및 상기 하부 팩 하우징의 개방된 상부면에 결합하는 상부 팩 하우징을 포함하고,상기 상부 팩 하우징은, 배터리 팩 내에서 발생하는 가스가 도입되는 가스 입구와 상기 가스 입구와 연통하는 제1 가스 채널을 구비하고, 상기 하부 팩 하우징은, 상기 제1 가스 채널과 연통하는 제2 가스 채널과 상기 제2 가스 채널과 연통되어 배터리 팩 외부로 상기 가스를 배출하는 가스 출구를 구비한 측벽프레임을 포함한다.A battery pack according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery assemblies; a lower pack housing with an open upper surface accommodating the plurality of battery assemblies; and an upper pack housing coupled to the open upper surface of the lower pack housing, wherein the upper pack housing includes a gas inlet through which gas generated within the battery pack is introduced and a first gas channel communicating with the gas inlet. The lower pack housing includes a side wall frame having a second gas channel in communication with the first gas channel and a gas outlet in communication with the second gas channel to discharge the gas to the outside of the battery pack.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 어셈블리, 하부 팩 하우징 및 상부 팩 하우징을 포함할 수 있다.A battery pack according to an embodiment of the present invention may include a plurality of battery assemblies, a lower pack housing, and an upper pack housing.
상기 배터리 어셈블리는, 복수개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀은 케이스의 형태에 따라 파우치형 배터리 셀, 캔형 배터리 셀로 구분할 수 있다. 캔형 배터리 셀은 원통형 배터리 셀과 각형 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 셀들 각각은 배터리 케이스에 내장되는 전극 어셈블리를 포함한다. 상기 전극 어셈블리는 양극, 음극, 및 양극와 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 전극 어셈블리는 조립 형태에 따라 젤리-롤 타입 및 스택 타입으로 분류될 수 있다. 젤리-롤 타입의 전극 어셈블리는 양극, 음극, 및 그들 사이에 개재된 분리막을 권취한 것이다. 스택 타입의 전극 어셈블리는 양극, 분리막, 음극을 순차로 적층한 것이다.The battery assembly may include a plurality of battery cells. The battery cells can be classified into pouch-type battery cells and can-type battery cells depending on the shape of the case. Can-type battery cells may include cylindrical battery cells and prismatic battery cells. Additionally, each of the battery cells includes an electrode assembly built into the battery case. The electrode assembly includes an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode. Electrode assemblies can be classified into jelly-roll type and stack type depending on the assembly type. A jelly-roll type electrode assembly is made by winding an anode, a cathode, and a separator sandwiched between them. A stack-type electrode assembly is one that sequentially stacks an anode, a separator, and a cathode.
상기 배터리 어셈블리는, 도 1과 같이 복수개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징을 구비한 배터리 모듈(10)일 수 있다. 상기 배터리 모듈은 배터리 셀을 수용하는 모듈 하우징의 일부가 제거된 형태일 수 있다. 예컨대, 구조 간소화를 위하여, 상부 하우징(12A)이 제거되거나, 하부 하우징(12B)의 바닥부가 제거된 형태의 모듈 하우징을 구비한 배터리 모듈도 본 발명의 배터리 어셈블리가 될 수 있다.The battery assembly may be a battery module 10 having a module housing accommodating a plurality of battery cells as shown in FIG. 1 . The battery module may have a portion of the module housing accommodating the battery cell removed. For example, in order to simplify the structure, a battery module having a module housing in which the upper housing 12A is removed or the bottom of the lower housing 12B is removed can also be a battery assembly of the present invention.
혹은, 도 4 및 도 5와 같이, 복수개의 배터리 셀의 상하좌우면을 감싸는 모듈 하우징 자체가 제거된 형태의 배터리 셀 적층체도 배터리 어셈블리가 될 수 있다.Alternatively, as shown in FIGS. 4 and 5, a battery cell stack in which the module housing itself surrounding the top, bottom, left, and right sides of a plurality of battery cells is removed can also be a battery assembly.
도 4 및 도 5에 개시된 실시예에는, 상기 배터리 어셈블리로서, 배터리 셀(110)이 다수개 적층된 배터리 셀 적층체, 즉, 셀 적층체 단위유닛(100)을 적용하고 있다. 상기 셀 적층체 단위유닛(100)은, 배터리 셀(110)이 다수개 적층되어 구성될 수 있다. 상기 배터리 셀(110)은 측면이 서로 접촉한 상태가 되도록 적층되며, 이웃하는 배터리 셀(110)의 측면끼리 양면 테이프를 통해 고정될 수 있다. 혹은, 적층된 다수개의 배터리 셀(110)을 예컨대 합성수지제의 밴드(111)로 감싸서 하나의 배터리 어셈블리로 할 수도 있다. 본 실시예에서 셀 적층체 단위유닛(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 좌우방향(또는 수평방향)으로 적층되어 구성될 수 있다. 그러나, 필요에 따라 배터리 셀(110)을 상하방향(높이방향)으로 적층하도록 구성하는 것도 가능하다.In the embodiment disclosed in FIGS. 4 and 5, a battery cell stack in which a plurality of battery cells 110 are stacked, that is, a cell stack unit unit 100 is used as the battery assembly. The cell stack unit unit 100 may be configured by stacking a plurality of battery cells 110. The battery cells 110 are stacked so that their sides are in contact with each other, and the sides of neighboring battery cells 110 can be fixed to each other using double-sided tape. Alternatively, a plurality of stacked battery cells 110 may be wrapped, for example, with a band 111 made of synthetic resin to form one battery assembly. In this embodiment, the cell stack unit unit 100 may be configured to be stacked in the left-right direction (or horizontal direction), as shown in FIG. 4 . However, if necessary, it is also possible to configure the battery cells 110 to be stacked in the vertical direction (height direction).
상기 셀 적층체 단위유닛(100)의 전단 및 후단의 전극 리드에는 버스바 어셈블리(120)가 결합될 수 있다. 버스바 어셈블리(120)는 배터리 셀 간을 전기적으로 연결하는 버스바(121) 또는 외부 전원과 연결될 수 있는 터미널 버스바(122) 등을 구비할 수 있다. 하나의 셀 적층체 단위유닛(100)에 적층되는 배터리 셀(110)의 개수는 예컨대 2개, 4개, 6개, 8개일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. A bus bar assembly 120 may be coupled to the electrode leads at the front and rear ends of the cell stack unit unit 100. The bus bar assembly 120 may include a bus bar 121 that electrically connects battery cells or a terminal bus bar 122 that can be connected to an external power source. The number of battery cells 110 stacked in one cell stack unit 100 may be, for example, 2, 4, 6, or 8, but is not limited thereto.
상기 셀 적층체 단위유닛(100)은 적층된 배터리 셀(110) 사이에 적어도 하나의 완충패드(130)를 포함할 수 있다(도 5(b) 참조). 상기 완충패드는, 스웰링 현상에 의한 배터리 셀(110)의 팽창을 흡수하기 위한 것이다.The cell stack unit unit 100 may include at least one buffer pad 130 between stacked battery cells 110 (see FIG. 5(b)). The buffer pad is used to absorb expansion of the battery cell 110 due to a swelling phenomenon.
본 실시예에서는, 배터리 셀(110)로서 파우치형 배터리 셀이 사용되는 경우를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 캔형 배터리 셀로 배터리 어셈블리를 구성하는 것도 가능하다.In this embodiment, the case where a pouch-type battery cell is used as the battery cell 110 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to configure the battery assembly with, for example, a can-type battery cell.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 배터리 어셈블리(예컨대, 셀 적층체 단위유닛(100))은 상부면이 개방된 하부 팩 하우징(200)에 수용된다. As shown in FIG. 4, the plurality of battery assemblies (eg, cell stack unit units 100) are accommodated in the lower pack housing 200 with an open upper surface.
상부 팩 하우징(300)은, 상기 하부 팩 하우징(200)의 개방된 상부면에 결합된다. 상부 팩 하우징(300)은 예컨대, 팩 커버와 이에 부수하는 부품들이 결합된 팩 커버 어셈블리일 수 있다. 상부 팩 하우징(300)은 평판 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 배터리 어셈블리 상에 공간을 형성하기 위하여 상기 배터리 어셈블리에 대응되는 부분이 볼록하게 돌출되고 그 내측면은 오목하게 형성된 형상을 가질 수도 있다.The upper pack housing 300 is coupled to the open upper surface of the lower pack housing 200. For example, the upper pack housing 300 may be a pack cover assembly in which a pack cover and accompanying parts are combined. The upper pack housing 300 may be formed in a flat shape. However, in order to form a space on the battery assembly, a portion corresponding to the battery assembly may protrude convexly and its inner surface may have a concave shape.
본 발명의 상부 팩 하우징(300)은, 배터리 팩 내에서 발생하는 가스를 외부로 배출하기 위하여, 가스 입구(321)와 상기 가스 입구(321)와 연통하는 가스 채널을 구비하고 있다. The upper pack housing 300 of the present invention is provided with a gas inlet 321 and a gas channel communicating with the gas inlet 321 in order to discharge gas generated within the battery pack to the outside.
배터리 팩(1000) 내에서 발생하는 고온의 가스는 배터리 어셈블리들로부터 상승하여 하부 팩 하우징(200)과 상부 팩 하우징(300)의 공간에 주로 모인다. 그런데, 하부 팩 하우징(200)을 구성하는 측벽프레임들은 경량화를 위하여 알루미늄과 같은 상대적으로 내열성이 낮은 재질로 되어 있다. 따라서, 이 고온의 가스를 곧바로 측벽프레임을 통하여 배출하게 되면, 측벽프레임이 부분적으로 연화하거나 녹아서 하부 팩 하우징(200)의 구조가 손상될 가능성이 있다. 반면, 상부 팩 하우징(300)은, 배터리 팩 보호를 위하여, 비교적 강하고 내열성이 큰 재질, 예컨대 스틸 재질로 구성된다. 따라서, 상부 팩 하우징(300)은 하부 팩 하우징(200)보다 통상 내열성이 높다. 본 발명에서는 이러한 내열성이 강한 상부 팩 하우징(300)에 고온 가스를 배출하기 위한 가스 채널을 구비하도록 하였다. 또한, 상부 팩 하우징에 가스 채널을 형성시키면, 상기 상부 팩 하우징(300)과 하부 팩 하우징(200) 사이 공간에 모인 가스가 곧바로 상부 팩 하우징(300)으로 도입될 수 있다. 즉, 고온의 가스가 배터리 팩 내에 오래 체류하지 않고 신속하게 상부 팩 하우징(300)으로 도입되므로, 다른 배터리 셀들 또는 배터리 어셈블리로 열이 전파되는 것을 지연시키고 배터리 팩 내의 온도 상승을 늦출수 있다. 또한, 고온 가스는 상승하려는 성질이 강하므로, 가스의 유동 경향을 고려하면, 하부 팩 하우징(200)을 통하여 가스를 벤팅시키는 것보다는 먼저 상부 팩 하우징(300)의 가스 채널을 통하여 가스를 벤팅시키는 것이 유리한 측면이 있다.High-temperature gas generated within the battery pack 1000 rises from the battery assemblies and mainly collects in the space of the lower pack housing 200 and the upper pack housing 300. However, the side wall frames constituting the lower pack housing 200 are made of a material with relatively low heat resistance, such as aluminum, in order to reduce weight. Therefore, if this high-temperature gas is discharged directly through the side wall frame, the side wall frame may partially soften or melt and the structure of the lower pack housing 200 may be damaged. On the other hand, the upper pack housing 300 is made of a material that is relatively strong and has high heat resistance, such as steel, to protect the battery pack. Therefore, the upper pack housing 300 generally has higher heat resistance than the lower pack housing 200. In the present invention, the upper pack housing 300, which has high heat resistance, is provided with a gas channel for discharging high temperature gas. Additionally, if a gas channel is formed in the upper pack housing, gas collected in the space between the upper pack housing 300 and the lower pack housing 200 can be directly introduced into the upper pack housing 300. That is, since high-temperature gas is quickly introduced into the upper pack housing 300 without remaining in the battery pack for a long time, the propagation of heat to other battery cells or battery assemblies can be delayed and the temperature rise within the battery pack can be slowed. In addition, since high-temperature gas has a strong tendency to rise, considering the flow tendency of the gas, it is better to first vent the gas through the gas channel of the upper pack housing 300 rather than venting the gas through the lower pack housing 200. There is an advantage to this.
상부 팩 하우징(300)의 가스 입구(321)로 도입된 가스는 가스 채널을 통하여 하부 팩 하우징(200)으로 이동하여 하부 팩 하우징(200)에 구비된 가스 채널을 통하여 외부로 배출된다. 가스 흐름상 상부 팩 하우징(300)의 가스 채널을 제1 가스 채널(H1), 측벽프레임의 가스 채널을 제2 가스 채널(H2)이라 칭하기로 한다.The gas introduced into the gas inlet 321 of the upper pack housing 300 moves to the lower pack housing 200 through the gas channel and is discharged to the outside through the gas channel provided in the lower pack housing 200. In terms of gas flow, the gas channel of the upper pack housing 300 will be referred to as a first gas channel (H1), and the gas channel of the side wall frame will be referred to as a second gas channel (H2).
도 8을 참조하면, 상기 상부 팩 하우징(300)의 하면에는 복수개의 가스 입구(321)가 형성된다. 배터리 어셈블리 상부에 모인 가스를 신속하게 배출하기 위해서, 가스 입구(321)는 적어도 1개 이상, 바람직하게는 각 배터리 어셈블리 당 1개씩 설치하는 것이 좋다. 또한, 가스 입구(321)의 위치도 하부 팩 하우징(200)에 수용된 배터리 어셈블리의 위치에 대응되는 위치에 마련하면, 각 배터리 어셈블리에서 발생하는 가스를 용이하게 벤팅시킬 수 있다. 특히, 고온 가스는 배터리 셀(110)의 전극 리드부에서 많이 발생하므로, 배터리 어셈블리에 포함된 배터리 셀(110)의 전극 리드에 대응되는 위치 상부에 가스 입구(321)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 8, a plurality of gas inlets 321 are formed on the lower surface of the upper pack housing 300. In order to quickly discharge the gas collected at the top of the battery assembly, it is recommended to install at least one gas inlet 321, preferably one for each battery assembly. Additionally, if the position of the gas inlet 321 is provided at a position corresponding to the position of the battery assembly accommodated in the lower pack housing 200, the gas generated from each battery assembly can be easily vented. In particular, since a large amount of high-temperature gas is generated from the electrode lead portion of the battery cell 110, the gas inlet 321 may be formed at an upper portion corresponding to the electrode lead of the battery cell 110 included in the battery assembly.
또한, 가스 입구(321)의 크기나 형상은 가스 배출의 용이성을 고려하여 적절하게 결정할 수 있다. 예컨대, 가스 입구(321)의 형상을 배터리 어셈블리의 연장방향으로 길게 연장된 장공 형상으로 형성할 수 있다. 또한 그 크기도 상기 배터리 어셈블리의 상부면적에 대응되는 정도의 크기로 크게 형성할 수 있다. 그러나, 상기 가스 입구(321)의 개수, 위치, 형상 및 크기는 상술한 것에 한정되지 않는다. 보다 신속하고 용이한 가스 벤팅을 위해서 예컨대, 작은 가스 입구(321)를 균일하게 상부 팩 하우징(300) 하면에 분포시키거나, 배터리 팩을 가로지르는 긴 길이의 가스 입구 몇 개만을 하면에 형성하거나 하는 등 적절한 변경을 행할 수 있다.Additionally, the size or shape of the gas inlet 321 can be appropriately determined considering the ease of gas discharge. For example, the shape of the gas inlet 321 may be formed as a long hole extending in the direction in which the battery assembly extends. Additionally, its size can be large enough to correspond to the upper area of the battery assembly. However, the number, location, shape and size of the gas inlets 321 are not limited to those described above. For faster and easier gas venting, for example, small gas inlets 321 are uniformly distributed on the lower surface of the upper pack housing 300, or only a few long gas inlets crossing the battery pack are formed on the lower surface. Appropriate changes can be made, etc.
상기 상부 팩 하우징(300)은 예컨대 내부에 제1 가스 채널(H1)이 형성된 중공형 구조로 제작할 수 있다. 이 경우, 하면에 형성된 상기 가스 입구(321)는 상기 중공의 제1 가스 채널(H1)로 연통될 수 있다. For example, the upper pack housing 300 may be manufactured as a hollow structure with a first gas channel H1 formed therein. In this case, the gas inlet 321 formed on the lower surface may communicate with the hollow first gas channel (H1).
도 8에는 이러한 상부 팩 하우징(300)의 일례가 개시되어 있다. 도 8을 참조하면, 상부 팩 하우징(300)은 가스 입구(321)가 형성된 하판 프레임(320)과, 상기 하판 상에 결합되어 하판과의 사이에 제1 가스 채널(H1)을 형성하는 상판 프레임(310)을 포함한다. 상판 프레임(310)과 하판 프레임(320)의 사이에는 측판 프레임이 구비될 수 있다. 혹은 양측판에 해당하는 부분을 상판 프레임의 양측으로부터 하향 연장하여 형성하거나, 하판 프레임의 양측으로부터 상향 연장하여 형성하는 것도 가능하다.Figure 8 shows an example of such an upper pack housing 300. Referring to FIG. 8, the upper pack housing 300 includes a lower plate frame 320 on which a gas inlet 321 is formed, and an upper plate frame coupled to the lower plate to form a first gas channel (H1) between the lower plate and the lower plate. Includes (310). A side plate frame may be provided between the upper plate frame 310 and the lower plate frame 320. Alternatively, it is also possible to form the parts corresponding to the two side plates by extending downward from both sides of the upper plate frame, or by extending upward from both sides of the lower plate frame.
상부 팩 하우징(300)의 제1 가스 채널(H1)은 하부 팩 하우징(200)의 제2 가스 채널(H2)과 연통되므로, 상부 팩 하우징(300)의 하부면에는 상기 제1 및 제2 가스 채널(H2)과 각각 연통되는 벤팅 홀(제1 벤팅 홀(320a))이 형성될 수 있다. 상부 팩 하우징(300)은 하부 팩 하우징(200)의 개방된 상부면, 즉 하부 팩 하우징(200)의 테두리부 상부면(측벽프레임(230) 상부면)을 덮으며 결합된다. 따라서, 상기 제1 벤팅 홀(320a)도 측벽프레임(230) 상부면에 대응되는 상부 팩 하우징(300)의 테두리부 하면에 형성된다. Since the first gas channel (H1) of the upper pack housing (300) communicates with the second gas channel (H2) of the lower pack housing (200), the first and second gases are present on the lower surface of the upper pack housing (300). Venting holes (first venting holes 320a) that communicate with the channels H2 may be formed. The upper pack housing 300 is coupled to cover the open upper surface of the lower pack housing 200, that is, the upper surface of the edge portion (upper surface of the side wall frame 230) of the lower pack housing 200. Accordingly, the first venting hole 320a is also formed on the lower surface of the edge of the upper pack housing 300 corresponding to the upper surface of the side wall frame 230.
상기 제1 가스 채널(H1)의 배열방향, 제1 벤팅 홀(320a)의 위치 및 개수는, 후술하는 제2 가스 채널(H2) 및 제2 벤팅 홀(231a,232a)의 위치 및 개수에 따라 결정된다.The arrangement direction of the first gas channel (H1) and the location and number of first venting holes (320a) depend on the location and number of the second gas channel (H2) and second venting holes (231a and 232a), which will be described later. It is decided.
즉, 배터리 어셈블리를 둘러싼 사방면의 측벽프레임(230) 중 내부에 제2 가스 채널(H2)이 형성된 측벽프레임을 향하여 제1 가스 채널(H1)이 연장되며, 상기 제1 벤팅 홀(320a)도 제2 가스 채널(H2)이 형성된 측벽프레임(230)의 상부면과 접하는 상부 팩 하우징(300) 하면에 형성될 수 있다. 제2 가스 채널(H2)이 사방면의 측벽프레임에 모두 형성된 경우에는, 제1 가스 채널(H1)의 배향에는 특별한 제한이 없다. 또한, 사방면의 측벽프레임(230)과 접하는 상부 팩 하우징(300) 테두리부 하면의 어떤 위치에도 제1 벤팅 홀(320a)을 형성할 수 있다. 가스 벤팅의 효율성을 고려하여, 적어도 제1 가스 채널(H1)과 연통되는 하부 팩 하우징(200)의 양측의 하부면에 대칭적으로 제2 가스 채널(H2)과 연통되는 제1 벤팅 홀(320a)을 형성하는 것이 좋다. 이에 따라, 가스가 상부 팩 하우징(300)의 제1 가스 채널(H1)을 따라 양쪽으로 이동하여, 이와 연통하는 양측의 측벽프레임의 제2 가스 채널(H2)을 통하여 동시에 배출될 수 있다.That is, among the side wall frames 230 on all sides surrounding the battery assembly, the first gas channel H1 extends toward the side wall frame in which the second gas channel H2 is formed, and the first venting hole 320a is also formed. The second gas channel (H2) may be formed on the lower surface of the upper pack housing 300 in contact with the upper surface of the formed side wall frame 230. When the second gas channels (H2) are formed on all four side wall frames, there is no particular limitation on the orientation of the first gas channels (H1). Additionally, the first venting hole 320a can be formed at any position on the lower surface of the edge of the upper pack housing 300 in contact with the side wall frame 230 on all sides. Considering the efficiency of gas venting, a first venting hole 320a symmetrically communicates with the second gas channel (H2) on the lower surfaces of both sides of the lower pack housing 200 that communicates with the first gas channel (H1). ) is better to form. Accordingly, the gas can move to both sides along the first gas channel (H1) of the upper pack housing 300 and be simultaneously discharged through the second gas channels (H2) of the side wall frames on both sides that communicate with it.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 하부 팩 하우징(200)은 배터리 어셈블리(예컨대, 배터리 모듈(10) 또는 셀 적층체 단위유닛(100))들이 안착되는 바닥부인 베이스판(220)과, 상기 베이스판(220)의 테두리를 따라 설치되는 측벽프레임(230)들을 구비하여, 전체적으로 상부가 개방된 박스 형상으로 형성된다. Referring to FIG. 6, the lower pack housing 200 of this embodiment includes a base plate 220, which is a bottom part on which battery assemblies (e.g., battery modules 10 or cell stack unit units 100) are mounted, and the base It is provided with side wall frames 230 installed along the edge of the plate 220, and is formed as a whole into a box shape with an open top.
구체적으로 상기 측벽프레임들(230)은 배터리 어셈블리의 전방과 후방을 커버하는 전방프레임(231) 및 후방프레임(232), 그리고 배터리 어셈블리의 좌측과 우측을 커버하는 제1 사이드프레임(233) 및 제2 사이드프레임(234)으로 구성될 수 있다.Specifically, the side wall frames 230 include a front frame 231 and a rear frame 232 that cover the front and rear of the battery assembly, and a first side frame 233 and a second frame that cover the left and right sides of the battery assembly. It may be composed of 2 side frames 234.
상기 베이스판(220)은 수평 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 여기서, 수평 방향이란 평평한 지면의 면 방향을 의미한다. 상기 베이스판(220)은 기계적 강성이 우수한 금속 소재를 구비할 수 있다. The base plate 220 may have a plate shape extending in the horizontal direction. Here, the horizontal direction means the direction of the plane of the flat ground. The base plate 220 may be made of a metal material with excellent mechanical rigidity.
또한, 상기 베이스판(220)에는 전방프레임(231), 후방프레임(232), 및 제1,2 사이드프레임(233,234)이 각각 결합된다. 상기 결합방법은 예컨대, 마찰 교반 용접일 수 있다. Additionally, a front frame 231, a rear frame 232, and first and second side frames 233 and 234 are respectively coupled to the base plate 220. The joining method may be, for example, friction stir welding.
상기 전방프레임(231)은 좌우방향으로 길게 연장되며 높이방향으로 세워진 형태를 가질 수 있다. 전방프레임(231)은 높이방향으로 연장되는 전방커버부와, 상기 전방커버부의 하부로부터 전방으로 돌출되는 전방 플레이트부를 구비할 수 있다. 상기 전방 플레이트부는 차량과 같은 구조물에 고정 결합될 수 있다.The front frame 231 extends long in the left and right directions and may be erected in the height direction. The front frame 231 may include a front cover extending in the height direction and a front plate portion protruding forward from the lower part of the front cover. The front plate portion may be fixedly coupled to a structure such as a vehicle.
후방프레임(232)은 좌우방향으로 길게 연장되며 높이방향으로 세워진 형태를 가질 수 있다. 후방프레임(232)은 상기 전방프레임(231)과 동일 또는 상이한 형태로 이루어질 수 있다. 상기 후방프레임(232)은 높이방향으로 연장되는 후방커버부와, 상기 후방커버부의 하부로부터 후방으로 돌출되는 후방 플레이트부를 구비하여 전방 프레임과 동일한 형태로 되어 있다. 상기 후방 플레이트부는 차량과 같은 구조물에 고정 결합될 수 있다.The rear frame 232 extends long in the left and right directions and may be erected in the height direction. The rear frame 232 may have the same or different form as the front frame 231. The rear frame 232 has the same shape as the front frame, including a rear cover part extending in the height direction and a rear plate part protruding rearward from the lower part of the rear cover part. The rear plate portion may be fixedly coupled to a structure such as a vehicle.
제1,2 사이드프레임(233,234)은, 전후방향으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 사이드프레임은 배터리 어셈블리의 좌측을 커버하는 제1 사이드프레임(233)과 우측을 커버하는 제2 사이드프레임(234)으로 구성된다. 도시된 실시예에서는, 상기 제1,2 사이드프레임은 평판 형태로 구성되어 있다. 그러나, 상기 사이드프레임들도 전후방프레임(231,232)과 같이, 높이방향으로 연장되는 평판부(사이드커버부)와 좌측 및 우측방향으로 돌출되는 평판부(좌측 플레이트부, 우측 플레이트부)의 2개 파트로 구성할 수 있다. The first and second side frames 233 and 234 may have a shape extending long in the front and rear directions. The side frame consists of a first side frame 233 covering the left side of the battery assembly and a second side frame 234 covering the right side. In the illustrated embodiment, the first and second side frames are configured in a flat shape. However, like the front and rear frames 231 and 232, the side frames are composed of two parts: a flat plate portion (side cover portion) extending in the height direction and a flat plate portion protruding in the left and right directions (left plate portion, right plate portion). It can be configured as:
상기 베이스판(220) 및/또는 측벽 프레임들(230)은 내부에 빈 공간이 형성되도록 알루미늄 등의 금속 소재를 압출하여 중공형의 프레임으로 제작할 수 있다. 이와 같이 프레임들을 중공형으로 구성함으로써, 배터리 팩의 중량을 줄이고, 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 내부 공간에 리브 형태의 보강벽을 형성하면, 프레임들의 기계적 강성을 신뢰성 있는 수준으로 유지할 수 있다. The base plate 220 and/or the side wall frames 230 can be manufactured into a hollow frame by extruding a metal material such as aluminum to form an empty space inside. By configuring the frames in this way to be hollow, the weight of the battery pack can be reduced and energy efficiency can be increased. Additionally, by forming a rib-shaped reinforcing wall in the internal space, the mechanical rigidity of the frames can be maintained at a reliable level.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 측벽프레임(230)은 내부에 가스 채널이 형성되는 중공형의 프레임으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 측벽프레임을 구성하는 전방프레임(231), 후방프레임(232), 제1,2 사이드프레임(233,234) 중 적어도 1개의 프레임에는 내부에 제2 가스 채널(H1)이 형성된다. 상술한 같이, 상기 제2 가스 채널은 상부 팩 하우징(300)이 구비한 제1 가스 채널(H1)과 연통된다. 상기 제2 가스 채널(H2)은 제1 가스 채널(H1)과 연통되므로 제2 가스 채널(H2)의 위치도 제1 가스 채널(H1)의 위치에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 제1 가스 채널(H1)이 전후방향으로 연장되고 전후방향 양단의 상부 팩 하우징(300) 테두리부 하면에 제1 벤팅홀(320a)이 형성될 경우, 전방프레임(231) 및 후방프레임(232)에 제2 가스 채널(H2)을 형성시킬 수 있다. 이 경우, 상기 전방프레임(231) 및 후방프레임(232) 상부에 상기 제1 벤팅홀(320a)과 연통되며 제2 가스 채널(H2)과 연통되는 제2 벤팅 홀(231a,232a)이 형성된다.As shown in FIGS. 4 and 6, in the present invention, the side wall frame 230 may be formed as a hollow frame with a gas channel formed therein. That is, a second gas channel (H1) is formed inside at least one of the front frame 231, rear frame 232, and first and second side frames 233 and 234 that constitute the side wall frame. As described above, the second gas channel communicates with the first gas channel H1 provided in the upper pack housing 300. Since the second gas channel (H2) communicates with the first gas channel (H1), the location of the second gas channel (H2) may also be determined depending on the location of the first gas channel (H1). For example, when the first gas channel (H1) extends in the front and rear directions and the first venting hole (320a) is formed on the lower surface of the edge of the upper pack housing 300 at both ends in the front and rear directions, the front frame 231 and the rear frame ( 232), a second gas channel (H2) may be formed. In this case, second venting holes 231a and 232a, which communicate with the first venting hole 320a and communicate with the second gas channel H2, are formed on the front frame 231 and the rear frame 232. .
만약, 제1 가스 채널(H1)이 전후방향으로 연장되고 전후방향 양단의 상부 팩 하우징(300) 테두리부 하면에 제1 벤팅홀(320a)이 형성될 경우, 좌우방향으로 연장되는 전방프레임(231) 및 후방프레임(232)에 제2 가스 채널(H2)을 형성시킬 수 있다. 이 경우, 전방프레임(231) 및 후방프레임(232) 상부에 상기 제1 벤팅홀(320a)과 연통되며 제2 가스 채널(H2)과 연통되는 제2 벤팅 홀(231a,232a)이 형성된다.If the first gas channel (H1) extends in the front-to-back direction and the first venting hole (320a) is formed on the lower edge of the upper pack housing (300) at both ends in the front-to-back direction, the front frame (231) extends in the left and right directions. ) and a second gas channel (H2) can be formed in the rear frame 232. In this case, second venting holes 231a and 232a, which communicate with the first venting hole 320a and communicate with the second gas channel H2, are formed on the front frame 231 and the rear frame 232.
또한, 제1 가스 채널(H1)이 좌우방향으로 연장되고 좌우방향 양단의 상부 팩 하우징(300) 테두리부 하면에 제1 벤팅홀(320a)이 형성될 경우, 전후방향으로 연장되는 제1 사이드프레임(233) 및 제2 사이드프레임(233)에 제2 가스 채널(H2)을 형성시킬 수 있다. In addition, when the first gas channel (H1) extends in the left and right directions and the first venting hole (320a) is formed on the lower surface of the edge of the upper pack housing 300 at both ends in the left and right directions, the first side frame extends in the front and rear directions. A second gas channel (H2) may be formed in (233) and the second side frame 233.
상기의 경우에 제1 가스 채널(H1)과 제1 벤팅 홀(320a) 및 제2 벤팅 홀(231a)을 통하여 직접 연통되지 않는 측벽프레임에 제2 가스 채널(H2)을 형성하는 것도 가능하다. 예컨대, 사방면의 측벽프레임(230) 모두가 내부에 제2 가스 채널(H2)을 구비한 경우를 상정할 수 있다. 즉, 사방면의 측벽 프레임(230)에 구비된 제2 가스 채널(H2)이 배터리 팩 둘레방향을 따라 모두 연통된 경우라면, 제1 가스 채널(H1)로부터 배출된 가스가 제1 및 제2 벤팅 홀을 통하여 제2 벤팅 홀과 직접 연통되는 측벽프레임의 제2 가스 채널(H2)로 흐르고, 다음으로 제2 벤팅 홀과 직접 연통되지 않은 측벽프레임의 제2 가스 채널(H2)로 흘러서 가스 벤팅 경로를 연장시킬 수 있다. 물론 이 경우에는, 이웃하는 측벽프레임의 제2 가스 채널(H2)끼리 연통될 수 있도록, 대향하는 측벽프레임의 결합부에는 소정의 연통 통로를 마련할 수 있다.In the above case, it is also possible to form the second gas channel (H2) in the side wall frame that is not in direct communication with the first gas channel (H1) through the first venting hole (320a) and the second venting hole (231a). For example, it can be assumed that all of the side wall frames 230 on all four sides have second gas channels H2 therein. That is, if the second gas channels (H2) provided in the side wall frame 230 on all sides are in communication along the circumferential direction of the battery pack, the gas discharged from the first gas channel (H1) flows into the first and second gas channels (H1). It flows through the venting hole into the second gas channel (H2) of the side wall frame that is in direct communication with the second venting hole, and then flows into the second gas channel (H2) of the side wall frame that is not in direct communication with the second venting hole, thereby causing gas venting. The route can be extended. Of course, in this case, a predetermined communication passage may be provided at the coupling portion of the opposing side wall frames so that the second gas channels (H2) of the neighboring side wall frames can communicate with each other.
이상과 같이, 상부 팩 하우징(300)의 제1 가스 채널(H1)로부터 하부 팩 하우징(200)의 제2 가스 채널(H2)을 통하여 가스를 배출하는 경우 다음과 같은 장점이 있다.As described above, when gas is discharged from the first gas channel H1 of the upper pack housing 300 through the second gas channel H2 of the lower pack housing 200, there are the following advantages.
첫째, 고온의 가스가 내열성이 약한 측벽프레임(230)으로 곧바로 향하지 않고, 내열성이 강한 상부 팩 하우징(300)으로 먼저 향하므로, 측벽프레임의 손상을 방지할 수 있다.First, the high-temperature gas is not directed directly to the side wall frame 230, which has weak heat resistance, but is first directed to the upper pack housing 300, which has strong heat resistance, thereby preventing damage to the side wall frame.
둘째, 제1 가스 채널(H1) 및 제2 가스 채널(H2)을 따르는 긴 경로를 통하여 가스를 배출할 수 있다. 즉 고온의 가스가 바로 팩 외부로 배출되지 않으므로 안전성이 개선된다. 또한, 상부 팩 하우징(300)과 하부 팩 하우징(200)을 따르는 긴 벤팅 경로를 경유하는 과정에서 불완전 연소된 가스가 완전 연소되거나, 가스의 온도와 압력을 낮출 수 있다. 이와 같이, 벤팅 경로를 길게 함으로써, 불안정한 가스의 상태를 안정화시킬 수 있어 고온 가스로 인한 사고의 위험성을 줄일 수 있다.Second, gas can be discharged through a long path along the first gas channel (H1) and the second gas channel (H2). In other words, safety is improved because high-temperature gas is not immediately discharged outside the pack. Additionally, in the process of passing through the long venting path along the upper pack housing 300 and the lower pack housing 200, incompletely combusted gas may be completely burned, or the temperature and pressure of the gas may be lowered. In this way, by lengthening the venting path, the unstable state of the gas can be stabilized, thereby reducing the risk of accidents due to high-temperature gas.
가스 벤팅 경로를 늘이기 위해서, 상기 제1 가스 채널(H1)과 제2 가스 채널(H2)은 서로 상이한 방향으로 배향될 수 있다. 예컨대, 위에서 보았을 때, 상기 제1 가스 채널(H1)과 제2 가스 채널(H2)은 서로 수직되게 배향될 수 있다. 이 경우, 예컨대 전후방향으로 연장된 제1 가스 채널(H1)을 통하여 전후방향으로 유동한 고온 가스가 제1 벤팅 홀 및 제2 벤팅 홀을 통하여 좌우방향으로 연장된 제2 가스 채널(H2)을 통하여 좌우방향으로 유동하면 가스 벤팅 경로가 길어질 수 있다. In order to extend the gas venting path, the first gas channel (H1) and the second gas channel (H2) may be oriented in different directions. For example, when viewed from above, the first gas channel (H1) and the second gas channel (H2) may be oriented perpendicular to each other. In this case, for example, the high-temperature gas flowing in the front-back direction through the first gas channel (H1) extending in the front-back direction flows through the second gas channel (H2) extending in the left-right direction through the first venting hole and the second venting hole. If it flows left and right through it, the gas venting path may become longer.
상기 측벽프레임(230)에는 상기 제2 가스 채널(H2)과 연통되는 가스 출구가 구비된다.The side wall frame 230 is provided with a gas outlet communicating with the second gas channel (H2).
상기 가스 출구는 상기 측벽프레임(230)의 외벽을 따라 적어도 1개 이상 형성될 수 있다. 가스 벤팅 경로를 길게 하기 위해서는, 가스 출구의 위치도 중요하다. 즉, 가스 출구를 제1,2 벤팅 홀과 먼 쪽에 배치하면, 제2 벤팅 홀(231a)을 통하여 제2 가스 채널(H2)로 도입된 가스가 제2 가스 채널(H2)을 통하여 충분히 유동된 후에 가스 출구로 배출될 수 있다. 또한, 가스 출구를 복수로 형성하면 가스를 보다 신속하게 배터리 팩 외부로 배출할 수 있다. 예컨대 도 4와 같이, 가스 출구를 제2 가스 채널(H2)의 양쪽에 위치한 외벽에 형성하면, 상부 팩 하우징(300)으로부터 측벽프레임(230)으로 도입된 가스가 양쪽의 가스 출구를 통하여 신속하게 외부로 배출될 수 있다.At least one gas outlet may be formed along the outer wall of the side wall frame 230. In order to lengthen the gas venting path, the location of the gas outlet is also important. That is, if the gas outlet is placed far from the first and second venting holes, the gas introduced into the second gas channel (H2) through the second venting hole (231a) sufficiently flows through the second gas channel (H2). It can later be discharged through the gas outlet. Additionally, by forming multiple gas outlets, gas can be discharged out of the battery pack more quickly. For example, as shown in FIG. 4, if gas outlets are formed on the outer walls located on both sides of the second gas channel (H2), the gas introduced from the upper pack housing 300 to the side wall frame 230 is quickly discharged through the gas outlets on both sides. It may be discharged to the outside.
한편, 상기 가스 출구에는, 소정 압력 및/또는 소정 온도 이상에서 변형되어 상기 가스 출구를 외부로 개방하는 가스 밀봉부재를 포함하는 벤팅 기구부(V1,V2)가 설치될 수 있다. Meanwhile, venting mechanism parts V1 and V2 including a gas sealing member that is deformed above a predetermined pressure and/or temperature and opens the gas outlet to the outside may be installed at the gas outlet.
상기 벤팅 기구부(V1,V2)는, 상기 가스 출구에 가스 유출을 막기 위한 벤팅 캡을 구비할 수 있다. 또한, 가스 출구 또는 상기 벤팅 캡 내에는 가스 밀봉부재가 설치될 수 있다. 상기 가스 밀봉부재는 예컨대 시트 형상의 부재로서 소정 압력 및/또는 소정 온도 이상에서 변형되어 상기 가스 출구를 외부로 개방할 수 있다. 예컨대, 상기 가스 밀봉부재는 벤팅 가스의 압력이 일정 압력 이상이 될 경우 파열되도록 구성된 파열시트일 수 있다. 혹은 상기 시트부재는 소정 온도 이상에서 녹으면서 상기 가스 출구를 개방시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 시트 부재는 고온에 취약한 필름 또는 폼(foam) 물질로 마련될 수 있다.The venting mechanism parts (V1, V2) may be provided with a venting cap to prevent gas leakage at the gas outlet. Additionally, a gas sealing member may be installed at the gas outlet or within the venting cap. The gas sealing member, for example, is a sheet-shaped member that is deformed above a predetermined pressure and/or temperature to open the gas outlet to the outside. For example, the gas sealing member may be a rupture sheet configured to rupture when the pressure of the venting gas exceeds a certain pressure. Alternatively, the sheet member may melt above a predetermined temperature and open the gas outlet. To this end, the sheet member may be made of a film or foam material that is vulnerable to high temperatures.
도 7 및 도 8에는 본 발명에 따른 가스 배출 경로가 도시되어 있다.7 and 8 show the gas discharge path according to the present invention.
도 7을 참조하면, 상부 팩 하우징(300) 내의 제1 가스 채널(H1)으로 유동한 배터리 팩 내부의 가스가 하부 팩 하우징(200)의 측벽프레임인 전방프레임(231) 내에 형성된 제2 가스채널(H2)를 통하여 전방프레임 일측에 설치된 벤팅기구부(V1)를 통하여 벤팅되는 것이 개시되어 있다. 제1,2 가스 채널(H1,H2)이 서로 수직으로 배향되므로, 동일한 배터리 팩 면적 내에서 효과적으로 벤팅 경로가 늘어난 것을 알 수 있다. 또한, 고온의 벤팅 가스가 곧바로 측벽프레임(230)으로 향하지 않으므로, 측벽프레임이 보호될 수 있고 긴 가스 유동 과정에서 가스의 온도나 압력을 떨어트릴 수 있다.Referring to FIG. 7, the gas inside the battery pack flowing into the first gas channel (H1) in the upper pack housing 300 flows into the second gas channel formed in the front frame 231, which is the side wall frame of the lower pack housing 200. It is disclosed that venting is performed through a venting mechanism (V1) installed on one side of the front frame through (H2). Since the first and second gas channels H1 and H2 are oriented perpendicularly to each other, it can be seen that the venting path is effectively increased within the same battery pack area. Additionally, since the high-temperature venting gas does not go directly to the side wall frame 230, the side wall frame can be protected and the temperature or pressure of the gas can be lowered during a long gas flow process.
도 8은 도 4의 B-B'선을 따른 단면도로서 가스 벤팅 경로가 보다 자세하게 도시되어 있다. 즉, 배터리 어셈블리에서 발생한 가스가 상부 팩 하우징(300)의 가스 입구(321)로 도입되어 제1 가스 채널(H1)-제1 벤팅 홀(320a)-제2 벤팅 홀(231a)-제2 가스 채널(H2)로 유동하여 최종적으로 가스 출구(벤팅기구부(V1,V2)로 배출되는 것이 잘 나타나 있다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 4, showing the gas venting path in more detail. That is, the gas generated from the battery assembly is introduced into the gas inlet 321 of the upper pack housing 300 and flows through the first gas channel (H1) - first venting hole (320a) - second venting hole (231a) - second gas. It is clearly shown that it flows into the channel (H2) and is finally discharged through the gas outlet (venting mechanism parts (V1, V2)).
도 9는 종래의 배터리 팩 구조와 본 발명의 배터리 팩 구조를 단순화하여 나타낸 대비도이다. 배터리 어셈블리(10,100)와 하부 팩 하우징(200)의 바닥면에는 열 전달부재(R)가 구비될 수 있다. 즉, 하부 팩 하우징(200)의 바닥부를 이루는 상기 베이스판(220) 상에 열 전달부재(R)가 구비될 수 있다. 이러한 열전달 부재는 열전달이 잘 이루어지도록 하기 위하여, 열전도성 그리스, 열전도성 접착체, 열전도성 에폭시, 방열 패드 중 적어도 일부를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 열전달부재(R)는 배터리 어셈블리(10, 100)의 하부면을 베이스판(220)에 고정하는 역할을 수행하므로, 일정 이상의 접착력을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 열전달부재에 의하여, 냉각 유로를 구비한 베이스판(220)으로 용이하게 열이 전달되어 배터리 팩의 방열이 효과적으로 이루어질 수 있다. Figure 9 is a simplified contrast diagram between the conventional battery pack structure and the battery pack structure of the present invention. A heat transfer member (R) may be provided on the bottom surface of the battery assemblies 10 and 100 and the lower pack housing 200. That is, a heat transfer member (R) may be provided on the base plate 220 forming the bottom of the lower pack housing 200. In order to ensure good heat transfer, this heat transfer member may include at least some of heat conductive grease, heat conductive adhesive, heat conductive epoxy, and heat dissipation pad, but is not limited thereto. In addition, the heat transfer member (R) serves to fix the lower surface of the battery assembly (10, 100) to the base plate (220), so it can be configured to have an adhesive force of a certain level or more. By the heat transfer member, heat is easily transferred to the base plate 220 provided with a cooling passage, so that heat dissipation of the battery pack can be effectively achieved.
또한, 상기 하부 팩 하우징(200)은 배터리 어셈블리와 직접 접촉하는 바닥부에 냉각 유로(f)가 내장될 수 있다. 즉, 상기 베이스판(220)은 냉각 유로(f)를 내부에 구비할 수 있다(도 12 참조). 예컨대, 베이스판(220)을 압출 성형하면 압출부재의 진행방향에 따라 베이스판(220)의 내부에 공간이 형성될 수 있다. 상기 내부 공간은 구획벽에 의하여 복수의 중공 채널로 구획될 수 있다. 이 중공 채널들 중 적어도 하나에 별도의 냉각 유로를 설치하거나 혹은 상기 중공 채널 자체를 냉각 유로로 이용할 수 있다.Additionally, the lower pack housing 200 may have a cooling passage f built into the bottom portion that is in direct contact with the battery assembly. That is, the base plate 220 may have a cooling passage f therein (see FIG. 12). For example, when the base plate 220 is extruded, a space may be formed inside the base plate 220 according to the direction in which the extruded member moves. The internal space may be divided into a plurality of hollow channels by a partition wall. A separate cooling passage may be installed in at least one of these hollow channels, or the hollow channel itself may be used as a cooling passage.
따라서, 본 발명은 베이스판(220)을 따라 연장되는 냉각 유로(f)를 통하여 냉각 유체를 유동시킴으로써, 상기 배터리 어셈블리를 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 베이스판(220)을 냉각 일체형의 구조로 함으로써, 종래와 같이 별도의 냉각판을 베이스판(220)에 설치할 필요가 없다. 이에 의하여, 배터리 팩의 높이를 줄여서 보다 컴팩트하게 배터리 팩을 구성할 수 있다.Therefore, the present invention can effectively cool the battery assembly by flowing cooling fluid through the cooling passage f extending along the base plate 220. Additionally, since the base plate 220 has an integrated cooling structure, there is no need to install a separate cooling plate on the base plate 220 as in the past. As a result, the height of the battery pack can be reduced to make the battery pack more compact.
또한, 상기 전방프레임(231) 및 후방프레임(232)도 상기 베이스판의 냉각유로에 연통하는 냉각 유로를 각각 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 전방프레임(231) 및 후방프레임(232) 중 하나에 상기 냉각 유로와 연통되는 냉매 주입구 및 냉매 배출구가 구비될 수 있다. 혹은, 상기 전방 프레임 및 후방 프레임 중 하나에 냉매 주입구를, 다른 하나에 냉매 배출구를 형성할 수 있다. 이에 의하여, 본 발명의 배터리 팩은 전방프레임(231)의 냉각 유로, 베이스판(220)의 냉각 유로 및 후방프레임(232)의 냉각 유로로 이어지는 냉각 경로를 다양하게 설계할 수 있다.In addition, the front frame 231 and the rear frame 232 may each be provided with a cooling passage communicating with the cooling passage of the base plate. In this case, one of the front frame 231 and the rear frame 232 may be provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet communicating with the cooling passage. Alternatively, a refrigerant inlet may be formed in one of the front frame and the rear frame, and a refrigerant outlet may be formed in the other frame. Accordingly, the battery pack of the present invention can design various cooling paths leading to the cooling path of the front frame 231, the cooling path of the base plate 220, and the cooling path of the rear frame 232.
또한, 상기 하부 팩 하우징(200)의 바닥부에 각각의 배터리 어셈블리 사이에 배치되는 복수개의 격벽이 설치될 수 있다. 도 4를 참조하면, 바닥부인 베이스판(220) 상에 복수개의 격벽(210)이 설치되며, 상기 측벽프레임(230)은 상기 베이스판(220)의 둘레를 따라 결합되어 있다.Additionally, a plurality of partition walls disposed between each battery assembly may be installed on the bottom of the lower pack housing 200. Referring to FIG. 4, a plurality of partition walls 210 are installed on the base plate 220, which is the bottom, and the side wall frame 230 is coupled along the circumference of the base plate 220.
본 실시예에서, 상기 격벽(210)은 배터리 팩의 전후방향을 따라 연장되지만, 이에 한하는 것은 아니며 좌우방향으로 연장될 수도 있다.In this embodiment, the partition wall 210 extends along the front and rear directions of the battery pack, but is not limited thereto and may extend in the left and right directions.
상기 격벽(210)들의 사이에 상기 배터리 어셈블리가 배치된다. 즉, 이웃하는 배터리 어셈블리 사이에 상기 격벽(210)이 각각 배치된다. 따라서, 각 배터리 어셈블리는 좌우방향으로 상기 격벽(210)에 의하여 구획 및 격리된다. The battery assembly is disposed between the partition walls 210. That is, the partition walls 210 are respectively disposed between neighboring battery assemblies. Accordingly, each battery assembly is partitioned and isolated by the partition wall 210 in the left and right directions.
상기 격벽(210)은 체결부재에 의하여 베이스판(220)에 체결되거나 용접 등에 의하여 베이스판(220)에 결합될 수 있다. 상기 격벽(210)은 배터리 어셈블리의 측면을 충분히 지지할 수 있도록 하기 위하여 알루미늄 등 금속재료로 이루어질 수 있다. 이 경우, 압출 가공 등에 의하여 중공형 구조로 격벽(210)을 제조함으로써, 격벽(210)의 중량을 줄일 수 있다. 상기 격벽(210)의 재질은 금속재료에 한정되는 것은 아니며 강성의 확보가 가능하다면 합성수지 재질로 형성할 수 있다. 다만, 배터리 셀(110)의 발화에 의하여 고온 가스나 열폭주가 발생하는 상황을 고려한다면, 내열성의 면에서 알루미늄, 스틸, 스테인레스 등 금속재질로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. The partition wall 210 may be fastened to the base plate 220 by a fastening member or may be coupled to the base plate 220 by welding, etc. The partition wall 210 may be made of a metal material such as aluminum in order to sufficiently support the side of the battery assembly. In this case, the weight of the partition wall 210 can be reduced by manufacturing the partition wall 210 in a hollow structure through extrusion processing, etc. The material of the partition wall 210 is not limited to metal material, and may be made of synthetic resin material if rigidity can be secured. However, considering a situation in which high-temperature gas or thermal runaway occurs due to ignition of the battery cell 110, it may be desirable to form it from a metal material such as aluminum, steel, or stainless steel in terms of heat resistance.
상기 격벽(210)의 높이는 이웃하는 배터리 어셈블리들을 격리할 수 있도록 상기 배터리 어셈블리의 높이와 적어도 같거나 높게 형성된다. The height of the partition wall 210 is formed to be at least equal to or higher than the height of the battery assembly to isolate neighboring battery assemblies.
상기 배터리 어셈블리는 상기 격벽(210)의 측면에 밀접하게 접촉된 상태로 하부 팩 하우징(200)에 수용될 수 있다. 이를 위하여, 이웃하는 격벽(210) 사이 거리를 각 배터리 어셈블리의 폭보다 작게 형성할 수 있다. 이렇게 되면, 상기 각 배터리 어셈블리를 격벽(210) 사이에 수용하기 위해서는, 상기 배터리 어셈블리를 폭방향(배터리 셀 적층방향)으로 압축하여 이웃하는 격벽(210) 사이로 끼워넣어야 한다. 특히, 배터리 어셈블리로서 셀 적층체 단위유닛(100)을 사용하는 경우에 격벽 사이 거리를 셀 적층체 단위유닛(100)의 폭보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 상기 셀 적층체 단위유닛(100)은 스웰링 현상에 의한 배터리 셀(110)의 팽창을 흡수하기 위하여 완충패드(130)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 셀 적층체 단위유닛(100)을 폭방향으로 압축할 때, 상기 완충패드가 압축되는 것에 의하여 용이하게 상기 셀 적층체 단위유닛(100)을 압축시킬 수 있다.The battery assembly may be accommodated in the lower pack housing 200 while being in close contact with the side of the partition wall 210. To this end, the distance between neighboring partition walls 210 may be made smaller than the width of each battery assembly. In this case, in order to accommodate each battery assembly between the partition walls 210, the battery assembly must be compressed in the width direction (battery cell stacking direction) and inserted between the neighboring partition walls 210. In particular, when using the cell stack unit 100 as a battery assembly, it is desirable to make the distance between the partition walls smaller than the width of the cell stack unit 100. The cell stack unit 100 may include a buffer pad 130 to absorb expansion of the battery cell 110 due to a swelling phenomenon. Therefore, when the cell stack unit unit 100 is compressed in the width direction, the cell stack unit unit 100 can be easily compressed by compressing the buffer pad.
반면, 배터리 어셈블리로서 배터리 모듈(10)을 사용하는 경우에는, 다음과 같은 문제가 있을 수 있다.On the other hand, when using the battery module 10 as a battery assembly, there may be the following problems.
먼저, 배터리 모듈을 구성하기 위해서, 모듈 하우징, 단부판, 그 외 각종 부수적인 부품이 필요하여 제조원가가 높아진다.First, to construct a battery module, module housings, end plates, and various other auxiliary parts are required, increasing manufacturing costs.
또한, 도 3(a)와 같이 배터리 모듈(10)을 팩 하우징의 격벽(22) 사이에 설치하기 위해서는 필연적으로 조립 공차(G)가 발생한다. 따라서, 이 조립 공차와 배터리 모듈의 하우징 두께만큼 배터리 팩 내에 설치되는 배터리 셀의 개수가 줄어들어 배터리 팩의 에너지밀도가 감소할 수 있다.In addition, in order to install the battery module 10 between the partition walls 22 of the pack housing as shown in FIG. 3(a), an assembly tolerance G inevitably occurs. Accordingly, the number of battery cells installed in the battery pack is reduced by the assembly tolerance and the housing thickness of the battery module, thereby reducing the energy density of the battery pack.
또한, 도 3(b)와 같이 모듈 하우징(12)이 배터리 셀(11)과 팩 하우징의 베이스판(23) 상에 설치되는 경우, 열전달 효율을 위하여, 모듈 하우징 상하로 2층의 열전달부재(1,1')가 필요하게 된다. 또한, 냉각판(24)과 모듈 하우징(12)으로 인하여 배터리 팩의 높이방향 공간이 증가하고 팩 중량이 증가한다. 이 때문에, 제조원가가 상승할 뿐 아니라, 배터리 팩의 중량 증가 및 설치공간 확대로 인하여 에너지 밀도가 더욱 감소한다.In addition, when the module housing 12 is installed on the battery cell 11 and the base plate 23 of the pack housing as shown in Figure 3(b), two layers of heat transfer members (up and down) of the module housing are installed for heat transfer efficiency. 1,1') is needed. Additionally, due to the cooling plate 24 and the module housing 12, the height space of the battery pack increases and the pack weight increases. For this reason, not only does the manufacturing cost increase, but the energy density further decreases due to the increased weight of the battery pack and expansion of the installation space.
그러나, 배터리 어셈블리로서, 상기 셀 적층체 단위유닛(100)을 사용하는 경우 등에는, 상술한 문제점을 해소할 수 있다. However, when using the cell stack unit unit 100 as a battery assembly, the above-mentioned problems can be solved.
즉, 셀 적층체 단위유닛을 적용하면, 모듈 하우징 없이 직접 배터리 셀이 팩 하우징 내에 수용되는 이른바 셀투팩 구조를 가지므로, 모듈 부품 생산 및 조립에 따른 공정이나 비용을 없앨 수 있다.In other words, when a cell stack unit is applied, it has a so-called cell-to-pack structure in which battery cells are directly accommodated in the pack housing without a module housing, thereby eliminating processes and costs associated with producing and assembling module parts.
특히, 모듈 설치에 필요한 조립 공차를 없애고, 높이방향으로 팩 내의 공간을 보다 컴팩트하게 하고 배터리 팩 중량을 저감할 수 있으므로, 동일 배터리 팩 공간이 차지하는 에너지 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. In particular, the assembly tolerance required for module installation can be eliminated, the space within the pack in the height direction can be made more compact, and the weight of the battery pack can be reduced, so the energy density occupied by the same battery pack space can be further improved.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리 셀(110)을 배터리 팩에 수용할 때, 종래의 배터리 모듈 사용시에 필요한 조립 공차(G)를 둘 필요가 없다. 또한, 상기와 같이, 셀 적층체 단위유닛(100)을 대향하는 격벽(210) 사이에 압축하여 삽입할 수 있다. 이에 따라, 좌우방향으로 배터리 팩의 공간을 절감할 수 있으므로, 동일 공간에 더 많은 배터리 셀(110)을 설치할 수 있으므로, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.As such, according to the present invention, when the battery cell 110 is accommodated in a battery pack, there is no need to provide an assembly tolerance (G) required when using a conventional battery module. Additionally, as described above, the cell stack unit unit 100 can be compressed and inserted between opposing partition walls 210. Accordingly, the space of the battery pack can be saved in the left and right directions, and more battery cells 110 can be installed in the same space, thereby improving energy density.
상기 격벽(210)의 배열 형태에 따라, 하부 팩 하우징(200) 내에 수용되는 복수개의 배터리 어셈블리의 배열 형태가 결정된다. 본 실시예에서는, 격벽(210)이 전후방향(X방향)으로 길게 연장되도록 배열되고, 상기 격벽(210)의 사이에 배터리 어셈블리가 그 길이방향으로 길게 연장되게 배열되어 있다. 또한, 상기 격벽(210)은, 배터리 팩의 좌우방향(Y방향)으로 나란하게 열을 지어 배열되며, 이에 따라 상기 배터리 어셈블리도 이웃하는 격벽(210)의 사이에서 좌우방향을 따라 나란하게 열을 지어 배열된다.Depending on the arrangement of the partition wall 210, the arrangement of the plurality of battery assemblies accommodated in the lower pack housing 200 is determined. In this embodiment, the partition walls 210 are arranged to extend long in the front-back direction (X direction), and the battery assembly is arranged to extend long in the longitudinal direction between the partition walls 210. In addition, the partition walls 210 are arranged in parallel rows in the left and right direction (Y direction) of the battery pack, and accordingly, the battery assembly is also arranged in rows along the left and right directions between neighboring partition walls 210. are built and arranged.
배터리 팩의 용량을 증대시키기 위하여, 상기 배터리 어셈블리는 이웃하는 격벽(210) 사이에서 상기 격벽(210)의 연장방향을 따라 2열 이상 배열될 수 있다. 본 실시예에서는, 배터리 어셈블리가 격벽(210)의 연장방향(전후방향)을 따라 2열 배열되어 있으나, 이에 한정되지 않고 3개, 4개 그 이상의 열로 배열될 수 있다. 이론상으로는 상기 배터리 어셈블리의 전후방향 열의 개수는 제한이 없지만, 차량의 설치공간과 요구되는 배터리 팩의 용량에 따라서, 필요한 배터리 어셈블리의 개수가 제한될 수 있다. In order to increase the capacity of the battery pack, the battery assemblies may be arranged in two or more rows along the extending direction of the partition walls 210 between neighboring partition walls 210. In this embodiment, the battery assemblies are arranged in two rows along the extension direction (front-back direction) of the partition wall 210, but the battery assemblies are not limited to this and may be arranged in three, four or more rows. In theory, there is no limit to the number of rows of battery assemblies in the front and rear directions, but depending on the installation space of the vehicle and the required capacity of the battery pack, the number of battery assemblies required may be limited.
또한, 상기 격벽(210)도 상기 배터리 어셈블리(100)의 열의 개수에 대응하여 상기 배터리 어셈블리의 배열방향으로 소정간격 이격되어 2개 이상 설치될 수 있다.Additionally, two or more partition walls 210 may be installed at a predetermined distance in the arrangement direction of the battery assemblies corresponding to the number of rows of the battery assemblies 100 .
상기 격벽(210)은 전후방향으로 소정 간격을 두고 이격 배치된다. 이는 첫째, 전후 열의 배터리 어셈블리를 구획하여 서로 간섭되는 것을 피하기 위함이다. 둘째, 상기 이격된 격벽(210) 사이 간격에 배터리 팩의 구조강성을 보강할 수 있는 보강부재를 설치하기 위함이다. 본 실시예에서는 보강부재로서 센터 프레임(250)이 상기 배터리 어셈블리의 배열방향에 수직으로 연장 설치된다. 구체적으로, 상기 격벽(210) 사이의 간격에 센터프레임(250)이 설치된다.The partition walls 210 are spaced apart from each other at a predetermined distance in the front-to-back direction. Firstly, this is to avoid interference with each other by dividing the battery assemblies in the front and rear rows. Second, it is to install a reinforcing member capable of reinforcing the structural rigidity of the battery pack in the gap between the spaced apart partition walls 210. In this embodiment, the center frame 250 as a reinforcing member is installed to extend perpendicular to the arrangement direction of the battery assembly. Specifically, a center frame 250 is installed in the gap between the partition walls 210.
이상과 같이, 예시적인 실시예에 따르면 배터리 어셈블리(셀 적층체 단위유닛(100))를 하부 팩 하우징(200)의 격벽(210) 사이에 밀접되게 직접 설치하는 셀투팩 구조를 가지므로, 배터리 모듈을 배터리 팩에 설치하는 경우의 단점을 극복할 수 있다. 또한, 상부 팩 하우징(300)과 하부 팩 하우징(200)의 가스 채널들을 통하여 배터리 팩 내의 고온 가스를 신속하게 외부로 배출할 수 있으므로, 배터리 팩 내에서의 고온 가스나 화염이 인접하는 배터리 어셈블리로 전파되는 것을 지연시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 안전성이 대폭 개선된다.As described above, according to the exemplary embodiment, the battery assembly (cell stack unit 100) has a cell-to-pack structure in which the battery assembly (cell stack unit 100) is directly installed closely between the partition walls 210 of the lower pack housing 200, so that the battery module The disadvantages of installing it in a battery pack can be overcome. In addition, since the high-temperature gas in the battery pack can be quickly discharged to the outside through the gas channels of the upper pack housing 300 and the lower pack housing 200, high-temperature gas or flame within the battery pack is not transmitted to the adjacent battery assembly. It can delay spread. Accordingly, the safety of the battery pack is significantly improved.
한편, 배터리 팩의 일부 공간에는 배터리 어셈블리를 설치하지 않고, 전장품 어셈블리(도시하지 않음)를 수용할 수 있다. 전장품 어셈블리에는 릴레이 장치, 전류 센서, 퓨즈, BMS, MSD(Manual Service Disconnector) 등을 수용할 수 있다. 이러한 전장품 어셈블리는 배터리 어셈블리와 함께 외부에 노출되지 않게 배터리 팩 내에 패키징될 수 있다.Meanwhile, some spaces of the battery pack may accommodate electrical equipment assemblies (not shown) without installing the battery assembly. The electrical assembly can accommodate relay devices, current sensors, fuses, BMS, and MSD (Manual Service Disconnector). These electrical equipment assemblies can be packaged within the battery pack together with the battery assembly so that they are not exposed to the outside.
(제2 실시형태)(Second Embodiment)
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 배터리 팩의 일부 분해사시도이고, 도 11은 본 발명의 도 10의 배터리 팩의 사시도이고, 도 12는 도 10의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 단면도이다.FIG. 10 is a partially exploded perspective view of a battery pack according to another embodiment of the present invention, FIG. 11 is a perspective view of the battery pack of FIG. 10 of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 10.
본 실시예의 배터리 팩(2000)은, 상기 하부 팩 하우징(200)의 측벽프레임(230) 상부면과 상기 격벽(210) 상에 결합되어 상기 하부 팩 하우징(200)에 수용된 각각의 배터리 어셈블리를 상기 격벽(210)과 함께 격리하는 가스켓(400);을 더 포함한다.The battery pack 2000 of this embodiment is coupled to the upper surface of the side wall frame 230 of the lower pack housing 200 and the partition wall 210, and each battery assembly accommodated in the lower pack housing 200 is configured as described above. It further includes a gasket 400 that is insulated together with the partition wall 210.
상기 가스켓(400) 외에 다른 구성요소는 제1 실시형태와 동일하므로, 제1 실시형태와 동일한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Since other components other than the gasket 400 are the same as those of the first embodiment, detailed descriptions of the same components as those of the first embodiment will be omitted.
본 실시예에서 상기 상부 팩 하우징(300)과 하부 팩 하우징(200) 사이에 가스켓(400)이 설치된다. In this embodiment, a gasket 400 is installed between the upper pack housing 300 and the lower pack housing 200.
도 10과 같이, 상기 가스켓(400)은, 외틀 프레임(410)과 상기 외틀 프레임(410) 내측에서 나란하게 연장 설치되는 복수개의 격리프레임(420)을 구비할 수 있다. As shown in FIG. 10, the gasket 400 may include an outer frame 410 and a plurality of isolation frames 420 extending in parallel inside the outer frame 410.
상기 외틀 프레임(410)은 가스켓(400)의 둘레부를 형성하며, 가스켓(400)이 하부 팩 하우징(200)에 결합할 때, 상기 하부 팩 하우징(200)의 측벽프레임(230) 상부면에 결합되는 부분이다. 즉, 상기 외틀프레임(410)은 하부 팩 하우징(200)의 측벽프레임들(전후방프레임(231,232), 제1,2 사이드프레임(233,234))의 상부면에 결합된다. 외틀프레임(410)이 측벽프레임들 상부면에 결합되고 상기 가스켓(400) 상부에 상부 팩 하우징(300)이 결합됨에 따라 배터리 팩의 둘레부가 기밀하게 실링될 수 있다. 다만, 상기 외틀프레임(410)이 측벽프레임 상부면 전체를 덮는 경우, 하부 팩 하우징(200)의 제2 가스 채널(H2)과 상부 팩 하우징(300)의 제1 가스 채널(H1)의 연통을 차단할 수 있다. 따라서, 도 10 및 도 12에 나타난 바와 같이, 상기 가스켓(400)의 외틀프레임(410)의 일부에 관통 통로(411)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1 벤팅 홀(320a) 및 제2 벤팅 홀(231a)과 대향하는 외틀프레임의 결합부에 상기 제1,2 벤팅 홀과 연통하는 관통 통로(411)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 가스 흐름을 방해하지 않으면서, 가스켓(400)에 의한 실링을 달성할 수 있다.The outer frame 410 forms a peripheral portion of the gasket 400, and when the gasket 400 is coupled to the lower pack housing 200, it is coupled to the upper surface of the side wall frame 230 of the lower pack housing 200. This is the part that works. That is, the outer frame 410 is coupled to the upper surface of the side wall frames (front and rear frames 231 and 232, first and second side frames 233 and 234) of the lower pack housing 200. As the outer frame 410 is coupled to the upper surfaces of the side wall frames and the upper pack housing 300 is coupled to the upper part of the gasket 400, the peripheral portion of the battery pack can be airtightly sealed. However, when the outer frame 410 covers the entire upper surface of the side wall frame, communication between the second gas channel (H2) of the lower pack housing 200 and the first gas channel (H1) of the upper pack housing 300 is maintained. You can block it. Therefore, as shown in FIGS. 10 and 12, a through passage 411 can be formed in a portion of the outer frame 410 of the gasket 400. That is, a through passage 411 communicating with the first and second venting holes may be formed in a joint portion of the outer frame facing the first venting hole 320a and the second venting hole 231a. Accordingly, sealing by the gasket 400 can be achieved without disturbing the gas flow.
이와 같은 구성에 의하여, 상기 외틀프레임(410)에 의한 배터리 팩의 실링과, 제1,2 가스 채널에 의한 가스의 벤팅을 용이하게 달성할 수 있다.With this configuration, sealing of the battery pack by the outer frame 410 and venting of gas by the first and second gas channels can be easily achieved.
상기 격리프레임(420)은, 격벽(210) 사이에 수용되는 각 배터리 어셈블리(예컨대, 셀 적층체 단위유닛(100))들을 격리하기 위한 것이다. 예컨대, 상부 팩 하우징(300)이 하부 팩 하우징(200) 상에 결합되더라도 복수개의 배터리 어셈블리들은 공기 유통이 가능한 상태로 서로 기밀하게 완전히 차단되어 있지 않다. 상기 상부 팩 하우징(300)과 격벽(210) 사이에는 상부 팩 하우징(300) 내측면에 설치되는 기구부의 설치공간이나 전기적연결에 필요한 케이블 등을 배치할 있도록 공간이 형성되어 있다. 또한, 배터리 셀(110)에서 발생하는 가스가 배출될 수 있도록 일정 부피의 여유공간이 마련된다. 이 때문에, 각각의 배터리 어셈블리가 상기 격벽(210)에 의하여 좌우로는 격리되어 있으나, 배터리 어셈블리의 상부 공간을 통해서는 벤팅 가스가 유통될 수 있는 상태에 있다. 이에 따라, 특정 배터리 셀(110)에서 발화가 발생하여 고온의 벤팅 가스나 화염이 발생할 경우, 상기 가스나 화염이 인접하는 격벽(210)을 넘어 이웃하는 다른 배터리 어셈블리로 전파될 수 있다. 상기 격리프레임(420)은 이를 지연 내지 방지하기 위한 것이다. 상기 격리프레임(320)은 외틀프레임 내측에서 상기 격벽(210)을 따라 나란하게 연장 설치된다. 따라서, 가스켓(400)을 하부 팩 하우징(200)의 상부면에 결합될 때, 상기 격리프레임은, 상기 격벽(210) 상부면에 결합되어 상기 격벽(210)과 함께 이웃하는 배터리 어셈블리들을 완전히 격리할 수 있다. 다만, 상기 격리프레임 사이에는 공간이 형성되어 있으므로, 상기 가스켓(400)만으로는 완전하게 배터리 어셈블리를 공간적으로 실링할 수 없다. 완전한 실링을 위해서는 상기 가스켓(400) 상에 상부 팩 하우징(300)을 설치할 필요가 있다.The isolation frame 420 is for isolating each battery assembly (eg, cell stack unit unit 100) accommodated between the partition walls 210. For example, even if the upper pack housing 300 is coupled to the lower pack housing 200, the plurality of battery assemblies are not completely and airtightly sealed from each other while allowing air to pass through. A space is formed between the upper pack housing 300 and the partition wall 210 to allow installation of mechanical parts installed on the inner surface of the upper pack housing 300 or cables necessary for electrical connection. In addition, a certain volume of free space is provided so that gas generated from the battery cell 110 can be discharged. For this reason, each battery assembly is isolated on the left and right by the partition wall 210, but venting gas can be distributed through the upper space of the battery assembly. Accordingly, when ignition occurs in a specific battery cell 110 and high-temperature venting gas or flame is generated, the gas or flame may spread beyond the adjacent partition wall 210 to other neighboring battery assemblies. The isolation frame 420 is intended to delay or prevent this. The isolation frame 320 is installed to extend parallel to the partition wall 210 inside the outer frame. Therefore, when the gasket 400 is coupled to the upper surface of the lower pack housing 200, the isolation frame is coupled to the upper surface of the partition wall 210 to completely isolate the neighboring battery assemblies together with the partition wall 210. can do. However, since a space is formed between the isolation frames, the gasket 400 alone cannot spatially seal the battery assembly completely. For complete sealing, it is necessary to install the upper pack housing 300 on the gasket 400.
도 12를 참조하면, 배터리 어셈블리(예컨대, 셀 적층체 단위유닛(100))이 하부 팩 하우징(200) 내에서 격벽(210)에 의하여 서로 격리되어 있다. 또한, 상기 하부 팩 하우징(200)의 측벽프레임(231) 상부면에 가스켓(400)의 외틀프레임(410)이 결합되고 또한, 격벽(210) 상부면에 격리프레임(420)이 각각 결합되어, 높이방향으로 각각의 배터리 어셈블리들이 확실하게 격리된 것을 알 수 있다. 또한, 상부 팩 하우징(300)이 상기 가스켓(400)을 덮으면서 상기 하부 팩 하우징(200)에 결합되는 것에 의하여, 각각의 배터리 어셈블리들의 실링이 이루어진다. Referring to FIG. 12 , battery assemblies (eg, cell stack unit units 100) are isolated from each other within the lower pack housing 200 by a partition wall 210. In addition, the outer frame 410 of the gasket 400 is coupled to the upper surface of the side wall frame 231 of the lower pack housing 200, and the isolation frame 420 is coupled to the upper surface of the partition wall 210, It can be seen that each battery assembly is clearly isolated in the height direction. Additionally, the upper pack housing 300 covers the gasket 400 and is coupled to the lower pack housing 200, thereby sealing each battery assembly.
이웃하는 배터리 어셈블리들은 상기 격벽(210), 격리프레임(420) 및 상부 팩 하우징(300)에 의하여 차단(실링)되므로, 배터리 어셈블리 간에 고온의 벤팅 가스나 화염이 전파되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 상하부 팩 하우징(200) 사이에 격벽(210)과 함께 배터리 어셈블리들을 격리하는 가스켓(400)을 설치함으로써, 배터리 팩의 실링을 달성할 수 있다.Neighboring battery assemblies are blocked (sealed) by the partition wall 210, the isolation frame 420, and the upper pack housing 300, thereby preventing the spread of high-temperature venting gas or flame between battery assemblies. As such, according to the present invention, sealing of the battery pack can be achieved by installing the gasket 400 that isolates the battery assemblies together with the partition wall 210 between the upper and lower pack housings 200.
한편, 상부 팩 하우징(300)의 가스 입구(321)는, 각각 격리된 배터리 어셈블리의 상부에 위치한 상부 팩 하우징(300) 하부면에 각각 형성될 수 있다. 즉, 도 12와 같이, 각 배터리 어셈블리와 대향하는 상부에 위치한 상부 팩 하우징(300) 하부면에 가스 입구(321)를 형성하면, 각 배터리 어셈블리에서 발생하는 가스는 상기 가스 입구(321)를 향하여 상부로 배출된다. 하지만, 상술한 바와 같이 각 배터리 어셈블리는 상기 격벽(210) 및 가스켓(400)에 의하여 좌우방향으로는 차단되어 있으므로, 상기 가스는 이웃하는 배터리 어셈블리가 수용되는 공간으로는 흐를 수 없다. 따라서, 어느 하나의 배터리 어셈블리에서 발화가 일어나 가스가 발생하는 경우에도, 인접한 배터리 어셈블리로 가스가 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한 발화가 일어난 배터리 어셈블리로부터는 가스를 신속하게 상향 배출할 수 있다. 각 가스 입구(321)는 상부 팩 하우징(300)의 제1 가스 채널(H1)과 이에 연통하는 측벽프레임의 제2 가스 채널(H2)을 통하여 외부로 신속하게 배출된다. 상기 가스 입구(321)는, 각 배터리 어셈블리과 대응되도록 해당 배터리 어셈블리의 상부면과 대향하는 상부 팩 하우징(300) 하부면에 각각 형성될 수 있다. 즉, 배터리 어셈블리 별로 전용의 가스 입구(321)를 형성할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 격벽(210)의 연장방향으로 복수개의 열의 단위유닛(100)이 배치되는 경우, 복수개의 열을 담당하는 하나의 가스 입구(321)를 형성할 수도 있다. 요컨대, 본 실시예는, 격벽(210)에 의하여 격리되는 배터리 어셈블리(배터리 모듈(10) 또는 셀 적층체 단위유닛(100))들의 수용공간 당 적어도 1개의 가스 입구(321)를 형성할 수 있다.Meanwhile, the gas inlet 321 of the upper pack housing 300 may be formed on the lower surface of the upper pack housing 300 located on the upper part of each isolated battery assembly. That is, as shown in FIG. 12, when a gas inlet 321 is formed on the lower surface of the upper pack housing 300 located at the upper part opposite to each battery assembly, the gas generated from each battery assembly flows toward the gas inlet 321. It is discharged to the top. However, as described above, each battery assembly is blocked in the left and right directions by the partition wall 210 and the gasket 400, so the gas cannot flow into the space where the neighboring battery assembly is accommodated. Therefore, even when ignition occurs in one battery assembly and gas is generated, the gas can be prevented from spreading to adjacent battery assemblies. Additionally, gas can be quickly discharged upward from the ignited battery assembly. Each gas inlet 321 is quickly discharged to the outside through the first gas channel H1 of the upper pack housing 300 and the second gas channel H2 of the side wall frame communicating therewith. The gas inlet 321 may be formed on the lower surface of the upper pack housing 300 opposite to the upper surface of each battery assembly, so as to correspond to each battery assembly. That is, a dedicated gas inlet 321 can be formed for each battery assembly. However, it is not limited to this, and for example, when a plurality of rows of unit units 100 are arranged in the extending direction of the partition wall 210, one gas inlet 321 responsible for a plurality of rows may be formed. In short, in this embodiment, at least one gas inlet 321 can be formed per accommodation space of battery assemblies (battery modules 10 or cell stack unit units 100) isolated by the partition wall 210. .
이상과 같이, 본 실시예는 가스켓(400)과 제1,2 가스 채널을 구비함에 의하여, 인접하는 배터리 어셈블리로 가스가 전파되는 것을 더욱 효과적으로 방지하면서도, 고온 가스를 신속하게 배터리 팩 외부로 배출할 수 있다는 장점이 있다.As described above, in this embodiment, by providing the gasket 400 and the first and second gas channels, it is possible to more effectively prevent gas from spreading to adjacent battery assemblies and to quickly discharge high-temperature gas out of the battery pack. There is an advantage to being able to do this.
(제3 실시형태)(Third Embodiment)
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예의 배터리 팩의 일부 분해사시도이고, 도 14는 도 13의 배터리 팩의 팩 하우징 분해도이고, 도 15는 도 13의 배터리 팩의 구성요소인 단위프레임 어셈블리의 결합과정을 나타내는 개략도이고, 도 16은 도 13의 배터리 팩에 따른 가스 벤팅 경로를 나타내는 단면도이다.Figure 13 is a partial exploded perspective view of a battery pack of another embodiment of the present invention, Figure 14 is an exploded view of the pack housing of the battery pack of Figure 13, and Figure 15 is a joining process of the unit frame assembly, which is a component of the battery pack of Figure 13. It is a schematic diagram showing, and FIG. 16 is a cross-sectional view showing a gas venting path according to the battery pack of FIG. 13.
본 실시예의 배터리 팩(3000)은 하부 팩 하우징(200')의 구성이 선행하는 실시예와 상이하다, 본 실시예에서 하부 팩 하우징(200')은, 단위프레임 어셈블리(A)와, 상기 단위프레임 어셈블리(A)의 둘레를 따라 결합되는 측벽프레임(230)을 포함한다.The battery pack 3000 of this embodiment is different from the preceding embodiment in the configuration of the lower pack housing 200'. In this embodiment, the lower pack housing 200' includes a unit frame assembly A, and the unit. It includes a side wall frame 230 coupled along the circumference of the frame assembly (A).
본 실시예는 상기 배터리 어셈블리(예컨대, 셀 적층체 단위유닛(100))의 하부면과 일측면을 지지하는 복수개의 단위프레임(T)을 구비하고, 상기 단위프레임(T)들을 레고블록처럼 순차 결합시켜 배터리 팩의 바닥부 면적을 필요에 따라 증가 및 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 단위프레임 어셈블리(A)는, 제1 및 제2 실시형태의 베이스판(220)과 격벽(210)의 기능을 수행할 수 있다.This embodiment is provided with a plurality of unit frames (T) supporting the lower surface and one side of the battery assembly (e.g., cell stack unit unit 100), and the unit frames (T) are sequentially arranged like Lego blocks. By combining them, the bottom area of the battery pack can be increased or decreased as needed. That is, the unit frame assembly (A) can perform the functions of the base plate 220 and the partition wall 210 of the first and second embodiments.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 단위프레임(T)은 높이방향으로 연장되는 격벽(210')과, 상기 격벽(210') 하단으로부터 일측방향(좌우방향 중 한쪽의 방향)을 따라 연장되는 베이스판(220')을 구비한다. 상기 단위프레임(T)들의 베이스판들은 일측방향을 따라 일렬로 순차결합되어 단위프레임 어셈블리(A)를 형성한다. 즉, 하나의 단위프레임(T)의 베이스판(220')의 격벽(210') 하단측 단부(220b')가 후속하는 단위프레임 베이스판의 일측방향 연장 단부(220a')와 차례차례 결합하는 것에 의하여 상기 단위프레임(T)이 측방향(좌우방향)을 따라 일렬로 결합되어 단위프레임 어셈블리(A)를 형성한다. 상기 베이스판(220')은 각 배터리 어셈블리의 하부면을 지지한다. 따라서, 상기 결합된 베이스판들은 종래의 배터리 팩과 같이 베이스판(220)을 형성한다. 상기 단위프레임(T)의 결합 개수를 증가시키거나 감소시키면, 상기 단위프레임 어셈블리(A)는 측방향으로 더욱 커지거나 작아질 수 있다. 즉, 베이스판들이 구성하는 배터리 팩의 바닥 면적을 필요에 따라 변경할 수 있다. Referring to FIGS. 14 and 15, the unit frame T includes a partition wall 210' extending in the height direction, and a partition wall 210' extending in one direction (one of the left and right directions) from the bottom of the partition wall 210'. It is provided with a base plate (220'). The base plates of the unit frames (T) are sequentially combined in a row along one direction to form the unit frame assembly (A). That is, the lower end 220b' of the partition 210' of the base plate 220' of one unit frame (T) is sequentially coupled to the lateral extending end 220a' of the base plate of the subsequent unit frame. As a result, the unit frames (T) are combined in a row along the lateral direction (left and right directions) to form the unit frame assembly (A). The base plate 220' supports the lower surface of each battery assembly. Accordingly, the combined base plates form the base plate 220 like a conventional battery pack. If the number of unit frames (T) combined is increased or decreased, the unit frame assembly (A) may become larger or smaller in the lateral direction. In other words, the floor area of the battery pack comprised by the base plates can be changed as needed.
또한, 상기 단위프레임(T)의 격벽(210')은 제1 및 제2 실시형태의 격벽(210)과 동일한 기능을 한다. 즉, 도 15와 같이 단위프레임(T)을 측방향으로 순차 결합함으로써, 이웃하는 단위프레임(T)의 격벽(210')가 서로 대향 배치된다. 이 대향 배치되는 격벽(210') 사이 공간에 각 배터리 어셈블리(100)을 배치할 수 있다. 따라서, 상기 단위프레임(T)을 측방향으로 순차 결합해 나가는 것에 의하여, 배터리 어셈블리(100)이 놓여지는 바닥부의 면적이 증가되고, 배터리 어셈블리를 구획하는 격벽의 개수도 자연히 늘릴 수 있다. 다만, 상기 단위프레임 어셈블리의 최후단측 단위프레임(T)의 격벽(210')은, 이웃하는 배터리 어셈블리를 구획하지 않고, 배터리 팩의 일측 사이드프레임의 역할을 할 수 있다.Additionally, the partition wall 210' of the unit frame T has the same function as the partition wall 210 of the first and second embodiments. That is, by sequentially combining the unit frames T in the lateral direction as shown in FIG. 15, the partition walls 210' of neighboring unit frames T are arranged to face each other. Each battery assembly 100 can be placed in the space between the opposing partition walls 210'. Accordingly, by sequentially combining the unit frames T in the lateral direction, the area of the floor on which the battery assembly 100 is placed increases, and the number of partitions dividing the battery assembly can also naturally be increased. However, the partition wall 210' of the unit frame T on the extreme end of the unit frame assembly may serve as a side frame of the battery pack without partitioning neighboring battery assemblies.
이와 같이, 단위프레임(T)들을 마치 레고블록과 같이 결합 개수를 달리하여 측방향으로 결합하는 것에 의하여 다종 다양한 요구 사양에 대응하여 배터리 팩의 크기를 조절할 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 전기용량도 요구성능에 부합하도록 자유롭게 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면 배터리 팩의 설계자유도를 현저하게 증가시킬 수 있다.In this way, the size of the battery pack can be adjusted to meet various requirements by combining the unit frames (T) laterally in different numbers, like Lego blocks. Accordingly, the electric capacity of the battery pack can be freely adjusted to meet the required performance. Therefore, according to this embodiment, the design freedom of the battery pack can be significantly increased.
도 13을 참조하면, 배터리 셀이 적층된 각 배터리 어셈블리들은, 셀 적층방향(좌우방향에 나란한 방향)으로 일정 폭을 가지고, 길이방향(전후방향에 나란한 방향)으로 길게 연장되어 일정 길이를 가진다. 상기 각각의 배터리 어셈블리는 상기 단위프레임 어셈블리(A)의 이웃하는 격벽(210') 사이 공간에 수용된다. 이때, 각 배터리 어셈블리의 하부면은 각 단위프레임(T)의 베이스판에 지지되고, 배터리 어셈블리의 폭방향 양측면이 이웃하는 단위프레임(T)의 대향하는 격벽(210)에 각각 지지된다.Referring to FIG. 13, each battery assembly in which battery cells are stacked has a certain width in the cell stacking direction (parallel to the left and right directions) and extends in the longitudinal direction (parallel to the front and back directions) to have a certain length. Each of the battery assemblies is accommodated in a space between neighboring partition walls 210' of the unit frame assembly (A). At this time, the lower surface of each battery assembly is supported on the base plate of each unit frame (T), and both sides of the battery assembly in the width direction are supported on opposing partition walls 210 of neighboring unit frames (T).
한편, 상기 단위프레임(T)은 전후방향을 따라 일정 길이로 연장된다. 즉, 상기 격벽(210') 및 베이스판은 전후방향을 따라 연장된다. 상기 격벽(210) 및 베이스판의 전후방향 길이는, 상기 셀 적층체 연장유닛(10)(즉, 배터리 어셈블리)의 전후방향 길이를 충분히 수용할 수 있도록 정해진다. 즉, 상기 단위프레임(T)의 전후방향 길이는 상기 셀 적층체 연장유닛을 구성하는 배터리 셀(110)의 길이에 따라 정해진다. Meanwhile, the unit frame T extends to a certain length along the front-to-back direction. That is, the partition 210' and the base plate extend along the front-to-back direction. The front-to-back length of the partition wall 210 and the base plate is determined to sufficiently accommodate the front-to-back length of the cell stack extension unit 10 (i.e., battery assembly). That is, the length of the unit frame T in the front-to-back direction is determined according to the length of the battery cells 110 constituting the cell stack extension unit.
상기 격벽(210')과 베이스판(220')는 일체로 성형하는 것에 의하여 제조될 수 있다. 혹은, 2개의 평판 플레이트를 일단부가 접촉하도록 수직방향으로 배치하고 접촉한 평판 플레이트의 단부들을 용접 결합하는 것에 의하여 상기 단위프레임(T)을 제조하는 것도 가능하다.The partition wall 210' and the base plate 220' can be manufactured by integrally molding. Alternatively, it is also possible to manufacture the unit frame T by arranging two flat plates in a vertical direction so that their ends are in contact and welding the ends of the flat plates in contact.
상기 단위프레임(T)은, 내부에 빈 공간이 형성되도록 알루미늄 등의 금속 소재를 압출하여 중공형의 프레임으로 제작할 수 있다. 이와 같이 단위프레임(T)들을 중공형으로 구성함으로써, 배터리 팩의 중량을 줄이고, 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 상기 단위프레임(T)에 형성된 중공 공간은 냉각 유체가 통과하는 통로나 배터리 팩 내에서 발생하는 가스를 벤팅시키는 벤팅 채널로도 사용 가능하다.The unit frame T can be manufactured as a hollow frame by extruding a metal material such as aluminum to form an empty space inside. By configuring the unit frames (T) in this way to be hollow, the weight of the battery pack can be reduced and energy efficiency can be increased. The hollow space formed in the unit frame T can also be used as a passage for cooling fluid to pass through or as a venting channel for venting gas generated within the battery pack.
상기 단위프레임(T)들은 예컨대 마찰 교반용접과 같은 용접에 의하여 서로 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 단위프레임(T)의 베이스판의 격벽(210) 하단측 단부에 후속하는 단위프레임(T)의 베이스판(220')의 전방측 단부 형상과 정합하는 형상의 단차부가 형성될 수 있다. 즉, 도 15와 같이, 베이스판의 격벽(210') 하단측 단부(220b')(혹은 베이스판 단부와 이어지는 격벽(210) 하단부)에 단차부가 구비된다. 이 단차부 형상은 후속하는 단위프레임의 베이스판의 전방측 단부의 형상과 맞물리도록 되어 있다. 따라서, 측방향으로 이웃하는 베이스판이 상기 단차부에서 서로 맞물리도록 결합함으로써, 단위프레임(T)의 결합강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 단차부와 베이스판의 결합면이 높이방향으로 단위프레임(T)의 격벽(210') 및 상기 배터리 어셈블리의 하중을 지지할 수 있으므로, 배터리 어셈블리의 하중을 적절하게 분산할 수 있다는 장점이 있다.The unit frames T may be joined to each other by welding, such as friction stir welding. In this case, a step portion of a shape matching the shape of the front end of the base plate 220' of the unit frame T that follows the lower end of the partition wall 210 of the base plate of the unit frame T may be formed. there is. That is, as shown in FIG. 15, a step is provided at the lower end 220b' of the partition 210' of the base plate (or the lower end of the partition 210 connected to the end of the base plate). The shape of this step is designed to engage with the shape of the front end of the base plate of the subsequent unit frame. Accordingly, the bonding strength of the unit frame T can be increased by combining laterally neighboring base plates so as to engage each other at the step portion. In addition, since the coupling surface of the step portion and the base plate can support the load of the partition wall 210' of the unit frame T and the battery assembly in the height direction, the load of the battery assembly can be appropriately distributed. There is.
다시 도 13을 참조하면, 상기 배터리 어셈블리와 대향하는 격벽(210') 사이에서 상기 격벽(210')의 연장방향을 따라 2열로 배열되어 있다. 2열의 배터리 어셈블리를 수용하기 위하여 단위프레임(T)도 전후방향으로 길게 연장된다.Referring again to FIG. 13, the batteries are arranged in two rows between the battery assembly and the opposing partition wall 210' along the extending direction of the partition wall 210'. In order to accommodate two rows of battery assemblies, the unit frame (T) also extends long in the front and rear directions.
즉, 각각의 단위프레임(T)은, 전후방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되어 일렬로 위치하는 2개 이상의 격벽(210')과 상기 각 격벽(210') 하단으로부터 일측방향으로 연장되고 또한 전후방항을 따라 길게 연장되는 하나의 베이스부(220')를 가진다. 상기 격벽(210')은 전후방향으로 베이스판(220')를 따라 일렬로 형성되어 각 열의 배터리 어셈블리를 지지할 수 있다.That is, each unit frame (T) includes two or more partition walls 210' positioned in a row at a predetermined interval along the front-to-back direction, extends in one direction from the bottom of each partition 210', and also has front and rear It has one base portion 220' extending long along the port. The partition walls 210' are formed in a row along the base plate 220' in the front-to-back direction and can support the battery assemblies in each row.
상기 배터리 어셈블리는 전후방향으로 3열 또는 그 이상 배치될 수 있으며, 상기 단위프레임(T)의 격벽(210')도 이에 대응하여 전후방향으로 3열 또는 그 이상 구비될 수 있다.The battery assemblies may be arranged in three or more rows in the front-to-back direction, and the partition walls 210' of the unit frame T may be correspondingly arranged in three or more rows in the front-to-back direction.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 단위프레임(T)이 조립되어 단위프레임 어셈블리(A)를 구성할 경우, 상기 단위프레임 어셈블리(A)의 전후방 및 최선단에 배열된 단위프레임 일측면측이 개방된다. 상기 단위프레임 어셈블리(A)의 둘레를 따라 측벽프레임(230)이 결합되어 하부 팩 하우징(200')을 구성한다. As shown in FIG. 14, when the unit frames (T) are assembled to form the unit frame assembly (A), one side of the unit frames arranged at the front, rear, and leading edge of the unit frame assembly (A) is open. do. The side wall frames 230 are combined along the perimeter of the unit frame assembly A to form the lower pack housing 200'.
상기 측벽프레임(230)은, 단위프레임 어셈블리(A)의 전후방향 전단에 결합되는 전방프레임(231), 전후방향 후단에 결합되는 후방프레임(232) 및 단위프레임 어셈블리(A)의 좌우방향에 결합되는 제1,2 사이드 프레임(233,234)으로 구성될 수 있다. The side wall frame 230 includes a front frame 231 coupled to the front end of the unit frame assembly A, a rear frame 232 coupled to the rear end of the unit frame assembly A, and a left and right frame coupled to the unit frame assembly A. It may be composed of first and second side frames 233 and 234.
상기 전방프레임(231)은 높이방향으로 연장되는 전방커버부와, 상기 전방커버부의 하부로부터 전방으로 돌출되는 전방 플레이트부를 구비할 수 있다. The front frame 231 may include a front cover part extending in the height direction and a front plate part protruding forward from the lower part of the front cover part.
후방프레임(232)도 높이방향으로 연장되는 후방커버부와, 상기 후방커버부의 하부로부터 후방으로 돌출되는 후방 플레이트부를 구비할 수 있다.The rear frame 232 may also include a rear cover extending in the height direction and a rear plate portion protruding rearward from the lower part of the rear cover.
상기 전방커버부 및 후방커버부의 높이는 상기 단위프레임의 격벽(210) 높이와 동일할 수 있다.The height of the front cover part and the rear cover part may be the same as the height of the partition wall 210 of the unit frame.
상기 단위프레임 외에 제1,2 사이드프레임, 전방프레임(231) 및 후방프레임(232)도 내부에 공간이 형성되는 중공형 프레임으로 제작할 수 있다. 이에 의하여, 배터리 팩의 중량을 더욱 줄일 수 있다. In addition to the unit frame, the first and second side frames, the front frame 231, and the rear frame 232 can also be manufactured as hollow frames with a space inside. Thereby, the weight of the battery pack can be further reduced.
본 실시예에서도 제1 실시형태에서와 같은 가스켓(400)이 구비될 수 있다. 상기 가스켓(400)은, 하부 팩 하우징(200')의 측벽프레임(230) 상부면과 단위프레임 어셈블리(A)의 격벽(210') 상에 결합된다. 구체적으로는, 상기 가스켓(400)의 외틀프레임(410)이 하부 팩 하우징(200)을 구성하는, 전방프레임(231)의 상부면, 후방프레임(232)의 상부면, 제1,2 사이드프레임(233,234)의 상부면 상에 결합된다. 또한, 가스켓(400)의 격리프레임(420)은, 단위프레임 어셈블리(A)의 격벽(210') 상에 결합된다.In this embodiment, the same gasket 400 as in the first embodiment may be provided. The gasket 400 is coupled to the upper surface of the side wall frame 230 of the lower pack housing 200' and the partition wall 210' of the unit frame assembly (A). Specifically, the outer frame 410 of the gasket 400 constitutes the lower pack housing 200, the upper surface of the front frame 231, the upper surface of the rear frame 232, and the first and second side frames. It is bonded to the upper surface of (233,234). Additionally, the isolation frame 420 of the gasket 400 is coupled to the partition wall 210' of the unit frame assembly (A).
상기 가스켓(400) 및 하부 팩 하우징(200)의 결합에 의하여 이웃하는 배터리 어셈블리가 격벽(210') 및 격리프레임(420)을 기준으로 좌우방향으로 완전하게 격리된다.By combining the gasket 400 and the lower pack housing 200, neighboring battery assemblies are completely isolated in the left and right directions based on the partition wall 210' and the isolation frame 420.
이후, 가스켓(400)을 개재하여 하부 팩 하우징(200')의 개방된 상부면에 상부 팩 하우징(300)을 결합함으로써, 상기 배터리 어셈블리들이 개별적으로 실링될 수 있다.Thereafter, the battery assemblies can be individually sealed by coupling the upper pack housing 300 to the open upper surface of the lower pack housing 200' via the gasket 400.
이때, 격리된 각 배터리 어셈블리와 대향하는 상부 팩 하우징(300)의 하부면에 제1 가스 채널(H1)과 연통하는 가스 입구(321)를 형성하면, 이웃하는 배터리 어셈블리로 가스 전파를 방지하면서, 각 단위유닛(100)에서 발생하는 가스를 신속하게 상향 배출할 수 있다. 이 가스는 제1 가스 채널(H1) 및 제2 가스 채널(H2)을 통하여 외부로 배출된다.At this time, by forming a gas inlet 321 communicating with the first gas channel (H1) on the lower surface of the upper pack housing 300 opposite each isolated battery assembly, while preventing gas propagation to neighboring battery assemblies, Gas generated from each unit 100 can be quickly discharged upward. This gas is discharged to the outside through the first gas channel (H1) and the second gas channel (H2).
따라서, 본 실시예에 의하면, 단위프레임을 이용하여 하부 팩 하우징(200')을 구성함으로써 배터리 팩을 확장성 있게 설계할 수 있다. 또한, 가스켓(400)을 상기 단위프레임 어셈블리(A) 상에 결합함으로써, 배터리 어셈블리를 각각 실링하여 고온 가스 및 화염이 인접하는 배터리 어셈블리로 전파되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 각 배터리 어셈블리와 연통하는 가스 입구(321), 가스 채널들을 통하여 고온의 가스를 신속하게 외부로 배출할 수 있다.Therefore, according to this embodiment, the battery pack can be designed to be scalable by constructing the lower pack housing 200' using a unit frame. Additionally, by combining the gasket 400 on the unit frame assembly (A), each battery assembly can be sealed to prevent high-temperature gas and flame from spreading to adjacent battery assemblies. In addition, high-temperature gas can be quickly discharged to the outside through the gas inlet 321 and gas channels communicating with each battery assembly.
도 16을 참조하면, 외틀프레임(410)의 폭을 상기 상부 팩 하우징(300)의 측벽프레임 하부면의 폭보다 작게 형성하고, 외틀프레임이 커버하지 않은 측벽프레임 하부면에 제1 벤팅 홀(320a)을 형성하고 있다. 또한, 상기 외틀프레임의 상부면이 상기 하부 팩 하우징(200') 테두리부 상부면에 형성되는 제2 벤팅 홀(231a)을 덮지 않도록 하고 있다. 따라서, 상부 팩 하우징(300) 및 하부 팩 하우징(200')의 제1,2 벤팅 홀(320a,231a)이 연통되어 측벽프레임을 통하여 가스를 외부로 배출할 수 있다. 이 경우에는 외틀프레임(410)의 폭을 작게 하여 상하부 팩 하우징(300,200')의 사이를 완전히 차단하지 않으므로, 도 12와 같이 외틀프레임에 관통 통로(411)를 형성할 필요가 없다.Referring to FIG. 16, the width of the outer frame 410 is formed to be smaller than the width of the lower surface of the side wall frame of the upper pack housing 300, and a first venting hole 320a is formed on the lower surface of the side wall frame not covered by the outer frame. ) is forming. In addition, the upper surface of the outer frame is prevented from covering the second venting hole 231a formed on the upper surface of the edge of the lower pack housing 200'. Accordingly, the first and second venting holes 320a and 231a of the upper pack housing 300 and the lower pack housing 200' are in communication so that gas can be discharged to the outside through the side wall frame. In this case, since the width of the outer frame 410 is made small and the space between the upper and lower pack housings 300 and 200' is not completely blocked, there is no need to form a through passage 411 in the outer frame as shown in FIG. 12.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the drawings disclosed in the present invention are for illustrating rather than limiting the technical idea of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these drawings. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.
10: 배터리 모듈
100: 셀 적층체 단위유닛
110: 배터리 셀
120: 버스바 어셈블리
121: 버스바
122: 터미널 버스바
130: 완충패드
200,200': 하부 팩 하우징
210: 격벽
220: 베이스판
230; 측벽프레임
231: 전방프레임
231a: 제2 벤팅 홀
232: 후방프레임
232a: 제2 벤팅 홀
233: 제1 사이드프레임
234: 제2 사이드프레임
V1,V2: 벤팅 기구부
250: 센터 프레임
210': 격벽
220': 베이스판
T: 단위프레임
A: 단위프레임 어셈블리
300: 상부 팩 하우징
310: 상판 프레임
320: 하판 프레임
320a: 제1 벤팅 홀
321: 가스 입구
H1: 제1 가스 채널
H2: 제2 가스 채널
400: 가스켓
410: 외틀프레임
411: 관통 통로
420: 격리프레임
1000,2000,3000: 배터리 팩10: Battery module
100: Cell stack unit
110: battery cell
120: Busbar assembly
121: bus bar
122: Terminal bus bar
130: Buffer pad
200,200': Lower pack housing
210: Bulkhead
220: base plate
230; side wall frame
231: Front frame
231a: second venting hole
232: Rear frame
232a: Second venting hole
233: first side frame
234: second side frame
V1,V2: Venting mechanism
250: Center frame
210': Bulkhead
220': Base plate
T: unit frame
A: Unit frame assembly
300: Upper pack housing
310: Top frame
320: Lower frame
320a: first venting hole
321: gas inlet
H1: first gas channel
H2: Second gas channel
400: gasket
410: Outer frame
411: through passage
420: Isolation frame
1000,2000,3000: Battery pack
Claims (15)
상부면이 개방되고 상기 복수개의 배터리 어셈블리를 수용하는 하부 팩 하우징; 및
상기 하부 팩 하우징의 개방된 상부면에 결합하는 상부 팩 하우징을 포함하고,
상기 상부 팩 하우징은, 배터리 팩 내에서 발생하는 가스가 도입되는 가스 입구와 상기 가스 입구와 연통하는 제1 가스 채널을 구비하고,
상기 하부 팩 하우징은, 상기 제1 가스 채널과 연통하는 제2 가스 채널과 상기 제2 가스 채널과 연통되어 배터리 팩 외부로 상기 가스를 배출하는 가스 출구를 구비한 측벽프레임을 포함하는 배터리 팩.
a plurality of battery assemblies;
a lower pack housing with an open upper surface accommodating the plurality of battery assemblies; and
It includes an upper pack housing coupled to the open upper surface of the lower pack housing,
The upper pack housing has a gas inlet through which gas generated in the battery pack is introduced and a first gas channel communicating with the gas inlet,
The lower pack housing includes a side wall frame having a second gas channel in communication with the first gas channel and a gas outlet in communication with the second gas channel to discharge the gas to the outside of the battery pack.
상기 상부 팩 하우징의 테두리부가 상기 하부 팩 하우징의 측벽 프레임 상에 결합되고,
상기 테두리부 하부에 상기 제1 가스 채널과 연통되는 제1 벤팅 홀이 형성되고,
상기 측벽프레임 상부에 상기 제1 벤팅 홀과 연통되며 또한 상기 제2 가스 채널과 연통하는 제2 벤팅 홀이 형성되는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
The edge portion of the upper pack housing is coupled to the side wall frame of the lower pack housing,
A first venting hole communicating with the first gas channel is formed in the lower part of the edge portion,
A battery pack in which a second venting hole is formed on the upper part of the side wall frame, communicating with the first venting hole and communicating with the second gas channel.
상기 상부 팩 하우징은, 상기 가스 입구가 형성된 하판 프레임과, 상기 하판 상에 결합되어 하판과의 사이에 제1 가스 채널을 형성하는 상판 프레임을 포함하는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
The upper pack housing includes a lower plate frame on which the gas inlet is formed, and an upper plate frame coupled to the lower plate to form a first gas channel between the lower plate and the lower plate.
상기 상부 팩 하우징은, 내부에 제1 가스 채널이 형성된 중공구조로 구성되고, 하부면에 상기 제1 가스 채널과 연통하는 가스 입구가 복수개 형성되는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
The upper pack housing is comprised of a hollow structure with a first gas channel formed therein, and a plurality of gas inlets communicating with the first gas channel are formed on the lower surface.
상기 측벽프레임은 내부에 제2 가스 채널이 형성된 중공형 구조이고,
상기 가스 출구는 상기 측벽프레임의 외벽을 따라 적어도 1개 이상 형성되는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
The side wall frame is a hollow structure with a second gas channel formed therein,
A battery pack in which at least one gas outlet is formed along an outer wall of the side wall frame.
상기 제1 가스 채널과 제2 가스 채널은 서로 상이한 방향으로 배향되는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
A battery pack in which the first gas channel and the second gas channel are oriented in different directions.
상기 측벽 프레임의 가스 출구에는, 소정 압력 및/또는 소정 온도 이상에서 변형되어 상기 가스 출구를 외부로 개방하는 가스 밀봉부재를 포함하는 벤팅 기구부가 설치되는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
A battery pack in which a venting mechanism including a gas sealing member that is deformed above a predetermined pressure and/or temperature and opens the gas outlet to the outside is installed at the gas outlet of the side wall frame.
상기 상부 팩 하우징과 측벽프레임은 상이한 재질로 구성되고, 상기 상부 팩 하우징의 재질이 상기 측벽프레임의 재질보다 내열성이 더 높은 배터리 팩.
According to paragraph 1,
A battery pack wherein the upper pack housing and the side wall frame are made of different materials, and the material of the upper pack housing has higher heat resistance than the material of the side wall frame.
상기 하부 팩 하우징의 바닥부에 각각의 배터리 어셈블리 사이에 배치되는 복수개의 격벽이 설치되고,
상기 측벽프레임은 상기 바닥부의 둘레를 따라 결합되는 배터리 팩.
According to paragraph 1,
A plurality of partition walls disposed between each battery assembly are installed at the bottom of the lower pack housing,
The side wall frame is a battery pack coupled along the perimeter of the bottom portion.
격벽은 상기 배터리 어셈블리 높이와 같거나 그보다 높은 높이를 가지는 배터리 팩.
According to clause 9,
A battery pack in which the partition wall has a height equal to or higher than the height of the battery assembly.
이웃하는 격벽 사이 거리는, 상기 각 배터리 어셈블리의 폭보다 작은 배터리 팩.
According to clause 9,
A battery pack in which the distance between neighboring partitions is smaller than the width of each battery assembly.
상기 배터리 어셈블리는 이웃하는 격벽 사이에서 상기 격벽의 연장방향을 따라 2열 이상 배열되고,
상기 격벽은, 상기 배터리 어셈블리의 열의 개수에 대응하여 상기 배터리 어셈블리의 배열방향으로 소정간격 이격되어 2개 이상 설치되고,
상기 배터리 어셈블리의 배열방향에 수직으로 연장되며 상기 격벽 사이의 소정 간격에 설치되는 센터프레임을 더 포함하는 배터리 팩.
According to clause 9,
The battery assemblies are arranged in two or more rows between adjacent partition walls along the extending direction of the partition walls,
Two or more partition walls are installed at predetermined intervals in the arrangement direction of the battery assembly corresponding to the number of rows of the battery assembly,
The battery pack further includes a center frame extending perpendicular to the arrangement direction of the battery assembly and installed at a predetermined gap between the partition walls.
상기 하부 팩 하우징의 측벽프레임 상부면과 상기 격벽 상에 결합되어 상기 하부 팩 하우징에 수용된 각각의 배터리 어셈블리를 상기 격벽과 함께 격리하는 가스켓; 을 더 포함하는 배터리 팩.
According to clause 9,
A gasket coupled to the upper surface of the side wall frame of the lower pack housing and the partition wall to isolate each battery assembly accommodated in the lower pack housing together with the partition wall; A battery pack further comprising:
상기 가스 입구는, 각각 격리된 배터리 어셈블리의 상부에 위치한 상부 팩 하우징 하부면에 각각 형성되는 배터리 팩.
According to clause 13,
The gas inlet is formed on a lower surface of an upper pack housing located on top of each isolated battery assembly.
상기 하부 팩 하우징은,
상기 격벽과 상기 격벽 하단으로부터 일측방향으로 연장되는 베이스판을 각각 가지는 복수개의 단위프레임의 어셈블리로서, 하나의 단위프레임의 베이스판의 격벽 하단측 단부가 후속 단위프레임 베이스판의 일측방향 연장 단부와 차례차례 결합하는 것에 의하여 상기 단위프레임이 측방향을 따라 일렬로 결합되어 이루어지는 단위프레임 어셈블리; 및
상기 단위프레임 어셈블리의 둘레를 따라 결합되는 측벽프레임을 포함하는 배터리 팩.
According to clause 9,
The lower pack housing is,
An assembly of a plurality of unit frames each having the partition wall and a base plate extending in one direction from the bottom of the partition, wherein an end of the bottom side of the partition of the base plate of one unit frame is aligned with an end extending in one direction of the base plate of a subsequent unit frame. a unit frame assembly in which the unit frames are combined in a row along the lateral direction by sequentially combining; and
A battery pack including a side wall frame coupled along a circumference of the unit frame assembly.
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