KR20240097568A - Battery pack with improved fire protection performance - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은: 복수의 전지 셀들이 적층된 전지 셀 적층체를 포함하는 셀 모듈 어셈블리; 상기 셀 모듈 어셈블리를 내부 공간에 수납하는 팩 케이스; 및 상기 전지 셀의 열적 이벤트 발생 시 상기 팩 케이스 내부로 소화제를 공급하여 상기 전지 셀을 소화할 수 있는 소화 유닛을 포함하고, 상기 팩 케이스는 상기 팩 케이스의 바닥면의 길이 방향의 가장자리 및 폭 방향의 가장자리 중 적어도 하나에 적어도 하나의 배수구를 포함하고, 상기 배수구는 소정 온도 이상에서 부피가 팽창되어 상기 배수구를 밀폐하도록 된 열팽창 부재를 포함한다.A battery pack according to an embodiment of the present invention includes: a cell module assembly including a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a pack case storing the cell module assembly in an internal space; and a fire extinguishing unit capable of extinguishing the battery cell by supplying a fire extinguishing agent to the inside of the pack case when a thermal event of the battery cell occurs, wherein the pack case has an edge in the longitudinal direction and a width direction of the bottom surface of the pack case. It includes at least one drain on at least one of the edges, and the drain includes a thermal expansion member configured to expand in volume above a predetermined temperature and seal the drain.
Description
본 발명은 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적 이벤트 발생 시, 전지 팩 내에 소화제(소화액)을 오래 머무를 수 있도록 한 전지 팩 등에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more specifically, to a battery pack that allows a fire extinguishing agent (extinguishing liquid) to remain in the battery pack for a long time when a thermal event occurs.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다. Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium secondary batteries have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so they can be freely charged and discharged. It is receiving attention for its extremely low self-discharge rate and high energy density.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide and carbon material as positive and negative electrode active materials, respectively. A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which positive and negative electrode plates coated with the positive and negative electrode active materials are disposed with a separator in between, and an exterior material, that is, a battery case, that seals and stores the electrode assembly together with an electrolyte.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. In general, lithium secondary batteries can be classified into can-type secondary batteries in which the electrode assembly is built into a metal can and pouch-type secondary batteries in which the electrode assembly is built in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
이러한 이차 전지는, 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 전기 자동차나 전력 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)과 같은 중대형 장치에도 널리 이용되고 있으며, 그 이용 정도가 급격하게 증대되고 있다. 더욱이, 최근에는, 전력을 저장하기 위한 용도로서, 주택용 전지 팩의 이용 추세가 늘어나고 있다.These secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices, but also in medium-to-large devices such as electric vehicles and energy storage systems (ESS), and their use is rapidly increasing. Moreover, in recent years, the use of residential battery packs for power storage is increasing.
본 발명은 열적 이벤트 발생 시, 전지 팩 내에 소화제(소화액)을 오래 머무를 수 있도록 한 전지 팩을 제공하고자 하는 것이다.The present invention seeks to provide a battery pack that allows fire extinguishing agent (extinguishing liquid) to remain in the battery pack for a long time when a thermal event occurs.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩은: 복수의 전지 셀들이 적층된 전지 셀 적층체를 포함하는 셀 모듈 어셈블리; 상기 셀 모듈 어셈블리를 내부 공간에 수납하는 팩 케이스; 및 상기 전지 셀의 열적 이벤트 발생 시 상기 팩 케이스 내부로 소화제를 공급하여 상기 전지 셀을 소화할 수 있는 소화 유닛을 포함하고, 상기 팩 케이스는 상기 팩 케이스의 바닥면의 길이 방향의 가장자리 및 폭 방향의 가장자리 중 적어도 하나에 적어도 하나의 배수구를 포함하고, 상기 배수구는 소정 온도 이상에서 부피가 팽창되어 상기 배수구를 밀폐하도록 된 열팽창 부재를 포함할 수 있다.A battery pack according to an embodiment of the present invention includes: a cell module assembly including a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; a pack case storing the cell module assembly in an internal space; and a fire extinguishing unit capable of extinguishing the battery cell by supplying a fire extinguishing agent to the inside of the pack case when a thermal event of the battery cell occurs, wherein the pack case has an edge in the longitudinal direction and a width direction of the bottom surface of the pack case. It may include at least one drain at at least one of the edges, and the drain may include a thermal expansion member whose volume expands above a predetermined temperature to seal the drain.
상기 열팽창 부재는 상기 배수구의 내부면으로부터 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 열팽창 부재를 고정하도록 상기 배수구의 단면을 가로질러 배치되는 열팽창 부재 결합부를 추가로 포함할 수 있다.The thermal expansion member is disposed at a predetermined distance from the inner surface of the drain, and may further include a thermal expansion member coupling portion disposed across a cross section of the drain to fix the thermal expansion member.
상기 열팽창 부재의 적어도 일단부에 홈을 구비하고, 상기 열팽창 부재 결합부는 바(bar) 형상이고, 상기 열팽창 부재의 홈에 상기 열팽창 부재 결합부가 고정 결합될 수 있다.A groove may be provided on at least one end of the thermal expansion member, the thermal expansion member coupling portion may be bar-shaped, and the thermal expansion member coupling portion may be fixedly coupled to the groove of the thermal expansion member.
상기 열팽창 부재 결합부는 상기 배수구의 입구 및 출구 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.The thermal expansion member coupling portion may be disposed at at least one of an inlet and an outlet of the drain.
상기 열팽창 부재는 상기 배수구의 경로를 따라 배치되는 핀(pin) 형상을 가질 수 있다.The thermal expansion member may have a pin shape disposed along the path of the drain.
상기 열팽창 부재와 상기 배수구의 내부면은 동축으로 배치될 수 있다.The thermal expansion member and the inner surface of the drain may be arranged coaxially.
상기 열팽창 부재는 상기 배수구의 내부면의 적어도 일부에 접하여 둘러쌀 수 있다.The thermal expansion member may be in contact with and surround at least a portion of the inner surface of the drain.
상기 열팽창부재는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.The thermal expansion member may be made of a polymer material.
상기 열팽창부재는 PDMS(Poly-Di-Methyl-Siloxane), 폴리비닐아세테이트, 폴리스티렌, 부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트로, 및 이들의 조합 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The thermal expansion member is PDMS (Poly-Di-Methyl-Siloxane), polyvinyl acetate, polystyrene, butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate. It may be any one selected from the group consisting of ester, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, and combinations thereof.
상기 열팽창 부재는 상기 열팽창 부재의 내부에 상기 열팽창 부재의 길이 방향을 따라 위치한 내열성 소재의 심을 포함할 수 있다.The thermal expansion member may include a shim of a heat-resistant material located inside the thermal expansion member along the longitudinal direction of the thermal expansion member.
상기 소화 유닛은 상기 셀 모듈 어셈블리의 위에 위치하여 상기 팩 케이스를 커버하는 소화 탱크일 수 있다.The fire extinguishing unit may be a fire extinguishing tank located above the cell module assembly and covering the pack case.
상기 소화제는 액체 상태의 소화제일 수 있다.The fire extinguishing agent may be a liquid fire extinguishing agent.
상기 전지 팩은 복수 개로 구비되고, 상기 복수 개의 전지 팩들 간에 서로 기계적 연결 또는 전기적 연결로 결합될 수 있다.The battery pack may be provided in plural numbers, and the plurality of battery packs may be connected to each other through mechanical or electrical connection.
상기 복수 개의 전지 팩들은 상하 방향으로 적층이 가능할 수 있다.The plurality of battery packs may be stacked in a vertical direction.
상기 복수 개의 전지 팩들의 전압대가 다양하게 구현되도록, 상기 복수 개의 전지 팩들 간의 전기적 연결은 직렬로 연결될 수 있다.The electrical connection between the plurality of battery packs may be connected in series so that the voltage ranges of the plurality of battery packs can be implemented in various ways.
상기 복수 개의 전지 팩들의 축전용량이 다양하게 구현되도록, 상기 복수 개의 전지 팩들 간의 전기적 연결은 병렬로 연결될 수 있다.Electrical connections between the plurality of battery packs may be connected in parallel so that the storage capacity of the plurality of battery packs can vary.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 저장 장치는, 본 발명에 따른 상술한 전지 팩을 하나 이상 포함한다.An energy storage device according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes one or more of the above-described battery packs according to the present invention.
본 발명의 일 측면에 의하면, 셀 모듈 어셈블리의 화재나 열폭주가 발생한 경우, 열팽창 부재는 소정의 온도 이상에서 부피가 팽창하여 배수구를 밀폐하도록 구성됨으로써, 팩 케이스 내부로 소화제(소화액)을 공급할 때, 소화제(소화액)가 배수구를 통해 팩 케이스의 외부로 배출되지 않는다. 그에 따라, 소화제(소화액)가 팩 케이스 내부의 셀 모듈 어셈블리(100)에 오랫동안 머무를 수 있도록 한다. 즉, 셀 모듈 어셈블리의 화재나 열폭주를 더욱 안정적으로 진압할 수 있다. According to one aspect of the present invention, when a fire or thermal runaway occurs in the cell module assembly, the thermal expansion member expands in volume above a predetermined temperature and is configured to seal the drain, so that when supplying fire extinguishing agent (extinguishing liquid) into the pack case. , the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) is not discharged to the outside of the pack case through the drain. Accordingly, the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) can remain in the cell module assembly 100 inside the pack case for a long time. In other words, fire or thermal runaway of the cell module assembly can be suppressed more reliably.
그리고, 본 발명의 일 측면에 의하면, 동일한 종류의 전지 팩을 복수 개로 적층함으로서, 다양한 전압대 및/또는 축전 용량의 제품이 마련될 수 있다.And, according to one aspect of the present invention, products with various voltage ranges and/or storage capacities can be prepared by stacking a plurality of battery packs of the same type.
이외에도 본 발명의 여러 실시예에 의하여, 여러 다른 추가적인 효과가 달성될 수 있다. 이러한 본 발명의 여러 효과들에 대해서는 각 실시예에서 상세하게 설명하거나, 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 효과에 대해서는 그 설명을 생략한다.In addition, various other additional effects can be achieved by various embodiments of the present invention. The various effects of the present invention will be described in detail in each embodiment, or the description of effects that can be easily understood by those skilled in the art will be omitted.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 전지 팩에서 소화제가 배출되는 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 A4-A4'선에 대한 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 전지 팩에 포함되는 셀 모듈 어셈블리의 사시도이다.
도 7은 도 5의 전지 팩에 포함되는 차단 부재의 사시도이다.
도 8은 도 5의 전지 팩에 포함되는 팩 케이스의 사시도이다.
도 9 및 도 10는 도 8의 셀 모듈 어셈블리를 팩 케이스에 수납하는 경우를 설명하는 도면이다.
도 11은 도 8의 팩 케이스의 상면도이다.
도 14 및 도 15는 각각 열팽창 부재(360a)의 실시예들을 도시한다.
도 12 및 도 13은 팩 케이스의 부분 확대도이다.
도 16은 도 5의 전지 팩에 포함되는 소화 탱크의 사시도이다.
도 17은 도 16의 소화 탱크의 사시 단면도이다.
도 18은 도 5 내지 도 17를 참조하여 상술한 전지 팩의 각 구성요소들을 모두 결합한 전지 팩의 사시도이다.
도 19은 도 1 내지 도 18의 전지 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 20 및 도 21는 도 19에 도시된 팩 케이스가 서로 다른 개수로 적층된 실시형태를 도시한 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention described later, serve to further understand the technical idea of the present invention. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration in which a fire extinguishing agent is discharged from the battery pack of FIG. 1.
Figure 3 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A4-A4' in FIG. 3.
Figure 5 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a cell module assembly included in the battery pack of FIG. 5.
Figure 7 is a perspective view of a blocking member included in the battery pack of Figure 5.
Figure 8 is a perspective view of a pack case included in the battery pack of Figure 5.
FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating a case where the cell module assembly of FIG. 8 is stored in a pack case.
Figure 11 is a top view of the pack case of Figure 8.
Figures 14 and 15 each show embodiments of thermal expandable member 360a.
12 and 13 are partial enlarged views of the pack case.
Figure 16 is a perspective view of a fire extinguishing tank included in the battery pack of Figure 5.
Figure 17 is a perspective cross-sectional view of the fire extinguishing tank of Figure 16.
FIG. 18 is a perspective view of a battery pack in which all components of the battery pack described above with reference to FIGS. 5 to 17 are combined.
Figure 19 is a perspective view schematically showing the battery pack of Figures 1 to 18.
FIGS. 20 and 21 are diagrams showing an embodiment in which different numbers of pack cases shown in FIG. 19 are stacked.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor must appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not entirely represent the technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In the drawing, the thickness is enlarged to clearly express various layers and areas. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Additionally, when a part of a layer, membrane, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this includes not only cases where it is “directly above” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when a part is said to be “right on top” of another part, it means that there is no other part in between. In addition, being “on” or “on” a standard part means being located above or below the standard part, and it necessarily means being “on” or “on” the direction opposite to gravity. no.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to “on a plane,” this means when the target part is viewed from above, and when referring to “in cross-section,” this means when a cross section of the target portion is cut vertically and viewed from the side.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 팩은, 셀 모듈 어셈블리(100), 팩 케이스(300) 및 소화 탱크(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the battery pack according to the present invention includes a cell module assembly 100, a pack case 300, and a fire extinguishing tank 400.
상기 셀 모듈 어셈블리(100)는, 하나 이상의 전지 셀(110)을 구비할 수 있다. 여기서, 각각의 전지 셀(110)은, 이차 전지를 의미할 수 있다. 이차 전지는, 전극 조립체, 전해질 및 전지 케이스를 구비할 수 있다. 특히, 셀 모듈 어셈블리(100)에 구비된 전지 셀(110)은, 파우치형 이차 전지일 수 있다. 다만, 이차 전지의 다른 형태, 이를테면 원통형 전지나 각형 전지도 본 발명의 셀 모듈 어셈블리(100)에 채용될 수 있다.The cell module assembly 100 may include one or more battery cells 110. Here, each battery cell 110 may refer to a secondary battery. A secondary battery may include an electrode assembly, an electrolyte, and a battery case. In particular, the battery cell 110 provided in the cell module assembly 100 may be a pouch-type secondary battery. However, other types of secondary batteries, such as cylindrical batteries or prismatic batteries, may also be employed in the cell module assembly 100 of the present invention.
복수 개의 이차 전지는 서로 적층된 형태로 셀 모듈 어셈블리(100)를 형성할 수 있다. 즉, 전지 셀 적층체는 형태로 셀 모듈 어셈블리(100)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 전지 셀(110)은, 각각 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 상태에서 수평 방향(도면의 X축 방향)으로 배열된 형태로 적층될 수 있다. 각각의 전지 셀(110)은, 전극 리드를 구비할 수 있는데, 이러한 전극 리드는, 각 전지 셀(110)의 양 단부에 위치하거나 일 단부에 위치할 수 있다. 전극 리드가 양방향으로 돌출된 이차 전지는 양방향 셀이라고 하고, 전극 리드가 일방향으로 돌출된 이차 전지는 단방향 셀이라고 할 수 있다. 도 1에는, 양방향 셀이 도시되어 있다. 다만, 본 발명은 이러한 이차 전지의 구체적인 종류나 형태에 의해 제한되지 않으며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 이차 전지가 본 발명의 셀 모듈 어셈블리(100)에 채용될 수 있다.A plurality of secondary batteries may be stacked together to form the cell module assembly 100. That is, the battery cell stack can form the cell module assembly 100. For example, the plurality of battery cells 110 may be stacked in a vertical direction (Z-axis direction in the drawing) and arranged in the horizontal direction (X-axis direction in the drawing). Each battery cell 110 may be provided with an electrode lead, and the electrode lead may be located at both ends of each battery cell 110 or at one end. A secondary battery with electrode leads protruding in both directions can be called a bidirectional cell, and a secondary battery with electrode leads protruding in one direction can be called a unidirectional cell. In Figure 1, a bidirectional cell is shown. However, the present invention is not limited by the specific type or form of the secondary battery, and various types of secondary batteries known at the time of filing of the present invention may be employed in the cell module assembly 100 of the present invention.
상기 팩 케이스(300)는, 내부에 빈 공간이 형성되어 내부 공간에 셀 모듈 어셈블리(100)를 수납하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 팩 케이스(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이 박스 형태로 구성될 수 있다. 박스 형태의 팩 케이스(300)는 일체로 성형된 것일 수도 있고, 적어도 일 면을 인접한 면과 결합하는 방식으로 제작된 것일 수도 있다. The pack case 300 may be configured to have an empty space formed therein to accommodate the cell module assembly 100 in the internal space. For example, the pack case 300 may be configured in a box shape as shown in FIG. 1. The box-shaped pack case 300 may be integrally molded or may be manufactured by combining at least one side with an adjacent side.
상기 소화 탱크(400)는, 소화제를 보유할 수 있다. 특히, 소화 탱크(400)는, 내부 공간을 구비하여, 그러한 내부 공간에 소화제를 보유할 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 탱크(410)와 상부 커버(420)를 구비할 수 있다. 여기서, 하부 탱크(410)는, 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어, 소화제가 보유될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 그리고, 상부 커버(420)는, 하부 탱크(410)의 상부 개방부를 커버하여, 하부 탱크(410)의 소화제 보유 공간을 밀폐시키도록 구성될 수 있다.The fire extinguishing tank 400 can hold a fire extinguishing agent. In particular, the fire extinguishing tank 400 has an internal space and can hold a fire extinguishing agent in the internal space. For example, the fire extinguishing tank 400 may include a lower tank 410 and an upper cover 420, as shown in FIG. 1 . Here, the lower tank 410 is configured in the form of a box with an open top, and can provide a space where a fire extinguishing agent can be held. In addition, the upper cover 420 may be configured to cover the upper opening of the lower tank 410 and seal the fire extinguishing agent holding space of the lower tank 410.
상기 소화 탱크(400)는, 팩 케이스(300)의 내부에 수납될 수 있다. 특히, 상기 소화 탱크(400)는, 팩 케이스(300)의 내부 공간에서 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부 측에 배치될 수 있다.The fire extinguishing tank 400 may be stored inside the pack case 300. In particular, the fire extinguishing tank 400 may be disposed on the upper side of the cell module assembly 100 in the inner space of the pack case 300.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부 측에 위치한 소화 탱크(400)로부터 소화제가 배출됨으로써, 셀 모듈 어셈블리(100)의 열적 이벤트가 보다 용이하게 제어될 수 있다. 특히, 소화 탱크(400)에서 배출된 소화제는, 중력에 의해 하부 방향으로 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 소화제에 의한 셀 모듈 어셈블리(100)의 열이나 화재 진압이 보다 쉽게 이루어질 수 있다.According to this embodiment of the present invention, the fire extinguishing agent is discharged from the fire extinguishing tank 400 located on the upper side of the cell module assembly 100, so that the thermal event of the cell module assembly 100 can be more easily controlled. In particular, the fire extinguishing agent discharged from the fire extinguishing tank 400 can easily move downward by gravity. Accordingly, extinguishing heat or fire of the cell module assembly 100 using a fire extinguishing agent can be performed more easily.
특히, 상기 셀 모듈 어셈블리(100)가, 도 1에 도시된 바와 같이, 수평 방향, 즉 좌우 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치된 복수 개의 전지 셀(110)을 구비하는 경우, 상부에 위치한 소화 탱크(400)로부터 소화제가 배출되면, 전체 전지 셀(110)로 소화제가 쉽게 공급될 수 있다. 따라서, 이러한 실시 구성에 의하면, 전체 셀 모듈 어셈블리(100)에 대한 열적 이벤트 진압이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.In particular, when the cell module assembly 100 is provided with a plurality of battery cells 110 arranged side by side in the horizontal direction, that is, in the left and right direction (X-axis direction), as shown in FIG. 1, the cell module assembly 100 located at the top When the extinguishing agent is discharged from the extinguishing tank 400, the extinguishing agent can be easily supplied to the entire battery cell 110. Therefore, according to this implementation configuration, thermal event suppression for the entire cell module assembly 100 can be performed more effectively.
상기 소화 탱크(400)는, 셀 모듈 어셈블리(100)로부터 열이 인가되는 경우, 셀 모듈 어셈블리(100) 측으로 소화제를 배출하도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.The fire extinguishing tank 400 may be configured to discharge a fire extinguishing agent toward the cell module assembly 100 when heat is applied from the cell module assembly 100. This will be described in more detail with reference to FIG. 2.
도 2는, 도 1의 전지 팩에서 소화제가 배출되는 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration in which a fire extinguishing agent is discharged from the battery pack of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부에 소화 탱크(400)가 위치한다. 좌우 방향(예를 들면 도면의 X축 방향)으로 적층된 복수 개의 전지 모듈 중, A1으로 표시된 부분과 같이, 특정 전지 셀(110)에서 과열, 발화, 또는 열 폭주(thermal runaway)와 같은 열적 이벤트가 발생할 수 있다. 이 경우, 해당 전지 셀(110)에서 생성된 열이 소화 탱크(400) 측, 이를테면 도 2의 A2로 표시된 바와 같은 부분으로 인가될 수 있다. 그러면, 소화 탱크(400)에서, 화살표 A3로 표시된 바와 같이, 소화제가 배출될 수 있다.Referring to FIG. 2, a fire extinguishing tank 400 is located at the top of the cell module assembly 100. A thermal event such as overheating, ignition, or thermal runaway in a specific battery cell 110, such as the portion indicated by A1, among a plurality of battery modules stacked in the left and right directions (e.g., the X-axis direction of the drawing). may occur. In this case, the heat generated in the corresponding battery cell 110 may be applied to the fire extinguishing tank 400, such as a portion indicated by A2 in FIG. 2. Then, the extinguishing agent may be discharged from the extinguishing tank 400, as indicated by arrow A3.
특히, 상기 소화 탱크(400)는, 셀 모듈 어셈블리(100)로부터 인가된 열에 의해 적어도 일부분이 용융되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에서, 소화 탱크(400)의 A2로 표시된 부분이 열에 의해 용융될 수 있다. 그러면, 이와 같이 용융된 부분을 통해, 화살표 A3로 표시된 바와 같이 소화제가 배출될 수 있다.In particular, the fire extinguishing tank 400 may be configured to be at least partially melted by heat applied from the cell module assembly 100. For example, in the configuration of FIG. 2, the portion indicated by A2 of the digestion tank 400 may be melted by heat. Then, through this molten portion, the extinguishing agent can be discharged, as indicated by arrow A3.
이를 위해, 상기 소화 탱크(400)는, 적어도 일부분이, 셀 모듈 어셈블리(100)로부터 인가된 열에 의해 용융될 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소화 탱크(400)는, 전체적으로 플라스틱 재질로 구성될 수 있다. 특히, 상기 소화 탱크(400)는, 플라스틱 사출물 형태로 구성될 수 있다.To this end, at least a portion of the fire extinguishing tank 400 may be made of a material that can be melted by heat applied from the cell module assembly 100. For example, the fire extinguishing tank 400 may be entirely made of plastic material. In particular, the fire extinguishing tank 400 may be constructed in the form of a plastic injection molded product.
또한, 소화 탱크(400)는, 전지 셀(110)로부터 분출된 벤팅 가스나 열에 의해 용융되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전지 셀(110)에서 열 폭주가 일어나 벤팅 가스가 분출된 경우, 이러한 벤팅 가스는 일정 온도 이상의 고온 상태일 수 있다. 상기 소화 탱크(400)는, 이러한 고온의 벤팅 가스에 의해 용융될 수 있는 재질 및/또는 형태로 구성될 수 있다. 또는, 전지 셀(110)에서 열 폭주가 일어난 경우, 벤팅 가스는 분출되지 않더라도 전지 셀(110)은 정상 상태보다 고온일 수 있다. 상기 소화 탱크(400)는, 이러한 비정상적인 고온 상태의 전지 셀(110)로부터 인가되는 열에 의해 용융될 수 있는 재질 및/또는 형태로 구성될 수 있다.Additionally, the fire extinguishing tank 400 may be configured to be melted by venting gas or heat ejected from the battery cell 110. For example, when thermal runaway occurs in the battery cell 110 and venting gas is ejected, the venting gas may be at a high temperature above a certain temperature. The fire extinguishing tank 400 may be made of a material and/or form that can be melted by the high-temperature venting gas. Alternatively, when thermal runaway occurs in the battery cell 110, the temperature of the battery cell 110 may be higher than the normal state even if the venting gas is not ejected. The fire extinguishing tank 400 may be made of a material and/or form that can be melted by heat applied from the battery cell 110 in this abnormally high temperature state.
특히, 상기 소화 탱크(400)는, 전지 셀(110)의 이벤트 시에 발생하는 열 및/또는 가스의 높은 온도에 의해, 베이스판(411)이 용융되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 소화제는, 소화 탱크(400)의 바닥부 용융 부분으로 유입되어 하부 방향으로 배출될 수 있다. 따라서, 소화제가 셀 모듈 어셈블리(100) 측으로 신속하게 주입될 수 있다.In particular, the fire extinguishing tank 400 may be configured so that the base plate 411 is melted by the high temperature of heat and/or gas generated during an event of the battery cell 110. In this case, the fire extinguishing agent may flow into the melted portion at the bottom of the fire extinguishing tank 400 and be discharged downward. Accordingly, the extinguishing agent can be quickly injected into the cell module assembly 100.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 사출물이 용융되는 방식으로 소화제가 주입되어, 전지 팩 내부의 열적 이벤트를 효과적으로 진압하는 한편, 전지 셀(110) 간 열적 이벤트 전파가 최소화되도록 할 수 있다.According to this implementation configuration of the present invention, the fire extinguishing agent is injected in such a way that the injection molded product is melted, thereby effectively suppressing thermal events inside the battery pack, while minimizing the propagation of thermal events between battery cells 110.
상기 소화 탱크(400)는, 액체 상태의 소화제를 보유할 수 있다. 이 경우, 소화제는, 소화액으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 소화 탱크(400)는, 물이나 다른 냉각액을 소화제로서 보유할 수 있다. 또한, 상기 소화 탱크(400)는, 부동액을 소화제로서 보유할 수 있다. 특히, 전지 팩이 겨울과 같이 온도가 낮은 계절 또는 극 지방과 같이 온도가 낮은 지역에서 사용되는 경우, 소화 탱크(400)는 낮은 온도에서도 쉽게 얼지 않는 부동액을 소화제로 보유할 수 있다. 더욱이, 주택용 전지 팩의 경우, 실외에 위치할 수 있기 때문에, 부동액이 소화제로 구비될 수 있다.The fire extinguishing tank 400 may hold a liquid fire extinguishing agent. In this case, the extinguishing agent may be referred to as digestive juice. For example, the fire extinguishing tank 400 may hold water or other coolant as a fire extinguishing agent. Additionally, the fire extinguishing tank 400 can hold antifreeze as a fire extinguishing agent. In particular, when the battery pack is used in a season with low temperatures, such as winter, or in areas with low temperatures, such as polar regions, the fire extinguishing tank 400 may hold antifreeze, which does not easily freeze even at low temperatures, as a fire extinguishing agent. Moreover, in the case of a residential battery pack, since it may be located outdoors, antifreeze may be provided as a fire extinguishing agent.
상기 소화 탱크(400)는, 베이스판(411)의 두께가 위치 별로 차이를 갖도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.The fire extinguishing tank 400 may be configured so that the thickness of the base plate 411 varies depending on the location. This will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4 .
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 다만, 도 3에서는, 설명의 편의를 위해, 일부 구성에 대해서는 투명하게 도시되도록 하였다. 또한, 도 4는, 도 3의 A4-A4'선에 대한 단면도이다. 본 실시예를 비롯하여 본 명세서에 포함된 여러 실시예에 대해서는, 다른 실시예에서 설명된 부분이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.Figure 3 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention. However, in Figure 3, for convenience of explanation, some components are shown transparently. Additionally, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A4-A4' in FIG. 3. For various embodiments included in this specification, including this embodiment, detailed descriptions of parts that can be applied identically or similarly to parts described in other embodiments will be omitted, and the description will focus on parts where there are differences.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 소화 탱크(400)는, 베이스판(411) 및 측벽(412)을 구비할 수 있다. 여기서, 측벽(412)은, 베이스판(411)의 모서리에서 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 소화 탱크(400)는, 이러한 베이스판(411)과 측벽(412)에 의해 하부와 측부가 한정되어, 소화제가 보유될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 이때, 소화 탱크(400)의 상부는 팩 케이스(300)에 의해 밀폐될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 팩 케이스(300)는 하부 케이스(300a)와 상부 케이스(300b)를 구비하고, 소화 탱크(400)의 상부는 상부 케이스(300b)에 의해 커버됨으로써 소화제가 소화 탱크(400)의 내부에 보유될 수 있다. 또는, 소화 탱크(400)는, 앞선 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 커버(420)를 구비하여, 소화제 보유 공간의 상부를 밀폐시키도록 구성될 수 있다.3 and 4, the fire extinguishing tank 400 may include a base plate 411 and a side wall 412. Here, the side wall 412 may be configured to protrude upward from the edge of the base plate 411. In addition, the bottom and sides of the fire extinguishing tank 400 are limited by the base plate 411 and the side wall 412, thereby forming a space in which the fire extinguishing agent can be held. At this time, the upper part of the fire extinguishing tank 400 may be sealed by the pack case 300. That is, as shown in FIG. 4, the pack case 300 has a lower case 300a and an upper case 300b, and the upper part of the fire extinguishing tank 400 is covered by the upper case 300b so that the fire extinguishing agent is It may be held inside the fire extinguishing tank 400. Alternatively, the fire extinguishing tank 400 may be configured to have an upper cover 420 to seal the upper part of the fire extinguishing agent holding space, as shown in FIG. 1 above.
이와 같이, 베이스판(411)이 마련된 소화 탱크(400) 구성에서, 베이스판(411)은 부분 별로 두께가 다르게 형성될 수 있다. 특히, 상기 소화 탱크(400)는, 도 3 및 도 4에서 411a로 표시된 부분과 같이 특정 부분의 두께가 얇게 구성될 수 있다. 예를 들어, 소화 탱크(400)의 베이스판(411)은 전체적으로 1mm의 두께를 갖는 플라스틱 사출물 형태로 구성되되, 411a로 표시된 부분은 0.5mm의 두께를 갖도록 구성될 수 있다. In this way, in the configuration of the fire extinguishing tank 400 provided with the base plate 411, the base plate 411 may be formed to have different thicknesses for each part. In particular, the fire extinguishing tank 400 may be configured to have a thin thickness in certain parts, such as the part indicated by 411a in FIGS. 3 and 4. For example, the base plate 411 of the fire extinguishing tank 400 may be configured as an injection molded plastic product with an overall thickness of 1 mm, but the portion indicated by 411a may be configured to have a thickness of 0.5 mm.
특히, 소화 탱크(400)의 베이스판(411)에서 두께가 얇게 형성된 부분은 취약부(411a)로서 기능할 수 있다. 즉, 셀 모듈 어셈블리(100)에서 온도가 올라가면, 이러한 취약부(411a)가 먼저 파손될 수 있다. 그리고, 취약부(411a)가 파손되면, 소화 탱크(400) 내부에 보유된 소화제가 취약부(411a)를 통해 셀 모듈 어셈블리(100) 쪽으로 배출될 수 있다. In particular, a thinly formed portion of the base plate 411 of the fire extinguishing tank 400 may function as a vulnerable portion 411a. That is, when the temperature rises in the cell module assembly 100, the vulnerable portion 411a may be damaged first. Also, if the vulnerable portion 411a is damaged, the fire extinguishing agent held inside the fire extinguishing tank 400 may be discharged toward the cell module assembly 100 through the vulnerable portion 411a.
취약부(411a)는 복수 개로 구비될 수 있다. 취약부(411a)는 예를 들어, 폭은 좁고 길이는 긴 형상일 수 있다. 즉, 선 형상으로서, 소화 탱크(400)의 일 가장자리와 평행하게 배열된 직선 형상일 수 있으며, 각각의 취약부(411a)는 서로 평행하게 배열될 수 있다.There may be a plurality of vulnerable portions 411a. For example, the vulnerable portion 411a may have a narrow width and a long length. That is, it may have a linear shape arranged parallel to one edge of the fire extinguishing tank 400, and each vulnerable portion 411a may be arranged parallel to each other.
상기 실시 구성에 의하면, 셀 모듈 어셈블리(100) 측에서 열 폭주로 인한 벤팅 가스나 화재 등이 발생하는 경우, 냉각수와 같은 소화제의 투입 구조를 별도로 마련할 필요가 없다. 따라서, 간단한 구조로 전지 팩 내부의 소화제 투입 구성이 구현될 수 있다. 더욱이, 이와 같은 구성에서는, 이벤트 발생 시 두께가 얇게 형성된 취약부(411a)를 통해 소화제가 배출될 수 있으므로, 소화제가 배출되는 부분이 미리 지정될 수 있다.According to the above implementation configuration, when venting gas or fire due to thermal runaway occurs on the cell module assembly 100 side, there is no need to separately prepare a structure for introducing a fire extinguishing agent such as coolant. Therefore, the fire extinguishing agent injection configuration inside the battery pack can be implemented with a simple structure. Furthermore, in this configuration, when an event occurs, the fire extinguishing agent can be discharged through the thin vulnerable portion 411a, so the portion where the fire extinguishing agent is discharged can be designated in advance.
상기 실시 구성에서, 취약부(411a)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 소화 탱크(400)에서 복수 개로 구비될 수 있다. 더욱이, 복수 개의 취약부(411a)는, 소화 탱크(400)의 베이스판(411)에서, 셀 모듈 어셈블리(100)의 적층 방향을 따라 소정 거리 이격된 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 셀 모듈 어셈블리(100)에서 복수 개의 전지 셀(110)은, 좌우 방향(X축 방향)으로 적층될 수 있는데, 이러한 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부에 위치한 소화 탱크(400)의 베이스판(411)에서, 복수 개의 취약부 역시 상호 이격된 상태로 좌우 방향으로 배치될 수 있다.In the above implementation configuration, as shown in FIG. 4, a plurality of vulnerable parts 411a may be provided in one fire extinguishing tank 400. Furthermore, the plurality of vulnerable portions 411a may be arranged at a predetermined distance apart from each other along the stacking direction of the cell module assembly 100 on the base plate 411 of the fire extinguishing tank 400. For example, in the cell module assembly 100, a plurality of battery cells 110 may be stacked in the left and right direction (X-axis direction), and the fire extinguishing tank 400 located at the top of the cell module assembly 100 In the base plate 411, a plurality of vulnerable parts may also be arranged in the left and right directions while being spaced apart from each other.
특히, 상기 소화 탱크(400)는, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 취약부(411a)가, 수평 방향으로 적층된 셀 사이의 중앙 부분에 위치하도록 구성될 수 있다.In particular, the fire extinguishing tank 400 may be configured so that the vulnerable portion 411a, which has a relatively thin thickness, is located in the central portion between cells stacked in the horizontal direction.
예를 들어, 도 4의 구성에서, 셀 모듈 어셈블리(100)의 좌측 부분에는, 2개의 전지 셀(110)인 B1과 B2가 좌우 방향으로 인접한 상태로 배치되어 있다. 이 때, 여러 개의 취약부(411a) 중 가장 좌측에 위치한 취약부(411a)는, 좌우 방향으로 B1과 B2 사이에 배치될 수 있다. 즉, 취약부(411a)는, 상하 방향(Z축 방향)으로는 B1과 B2의 상부에 위치하지만, 수평 방향(X축 방향)으로는 B1과 B2 사이에 위치한다고 할 수 있다. 또한, B1과 B2 이외에 다른 전지 셀(110)에 대해서도, 인접한 2개의 전지 셀(110)마다 하나의 취약부(411a)가, 수평 방향으로 그 사이 공간에 위치하도록 구성될 수 있다.For example, in the configuration of FIG. 4, two battery cells 110, B1 and B2, are arranged adjacent to each other in the left and right directions on the left portion of the cell module assembly 100. At this time, the vulnerable portion 411a located on the leftmost side among the several vulnerable portions 411a may be disposed between B1 and B2 in the left and right directions. In other words, it can be said that the weak portion 411a is located above B1 and B2 in the vertical direction (Z-axis direction), but is located between B1 and B2 in the horizontal direction (X-axis direction). Additionally, for battery cells 110 other than B1 and B2, one vulnerable portion 411a may be configured to be located in the space between two adjacent battery cells 110 in the horizontal direction.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 특정 전지 셀(110)에서 열적 이벤트가 발생하여 상부에 위치한 취약부(411a)로 열이 인가되는 경우, 해당 취약부(411a)는 파손될 수 있다. 그리고, 파손된 취약부(411a)를 통해 소화제가 배출되어, 도 4에서 화살표로 표시된 바와 같이, 인접한 전지 셀(110) 사이의 공간에 소화제가 유입될 수 있다.According to this embodiment of the present invention, when a thermal event occurs in a specific battery cell 110 and heat is applied to the vulnerable portion 411a located at the top, the vulnerable portion 411a may be damaged. Then, the extinguishing agent may be discharged through the damaged vulnerable portion 411a, and may flow into the space between adjacent battery cells 110, as indicated by the arrow in FIG. 4.
그러므로, 이러한 실시 구성에 의하면, 전지 셀(110) 간 열적 이벤트가 전달되는 것이 보다 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 실시 구성에 의하면, 과열이나 발화 등 열적 이벤트가 발생한 전지 셀(110) 주변으로 집중적인 소화제의 투입이 가능하므로, 보다 효과적인 냉각 및 소화 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 실시 구성에 의하면, 전지 내부에서 화재 등이 발생하는 경우, 소화 탱크(400) 외에 다른 부품 없이, 적시 적소에 소화제 투입이 가능할 수 있다.Therefore, according to this implementation configuration, transfer of thermal events between battery cells 110 can be more effectively prevented. In addition, according to the above-described implementation configuration of the present invention, it is possible to intensively inject a fire extinguishing agent around the battery cell 110 where a thermal event such as overheating or ignition has occurred, so that more effective cooling and fire extinguishing operations can be performed. Therefore, according to the above implementation configuration, if a fire, etc. occurs inside the battery, it may be possible to inject a fire extinguishing agent at the right time and place without any other parts other than the fire extinguishing tank 400.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.Figure 5 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 전지 팩은, 셀 모듈 어셈블리(100), 차단 부재(200), 팩 케이스(300), 소화 탱크(400), 외부 커버(500), 및 전기적 연결 유닛(600)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the battery pack includes a cell module assembly 100, a blocking member 200, a pack case 300, a fire extinguishing tank 400, an external cover 500, and an electrical connection unit 600. do.
도 5에서도 셀 모듈 어셈블리(100)는, 복수 개의 전지 셀(110)은 각각 상하 방향(예를 들면, 도면의 Z축 방향)으로 세워진 상태에서 수평 방향(예를 들면, 도면의 X축 방향)을 따라 배열된 형태로 적층될 수 있다. 이 때, 전지 셀(110)의 길이 방향은 예를 들면, 도면의 Y축 방향이다.In FIG. 5 , the cell module assembly 100 is configured such that the plurality of battery cells 110 are each erected in a vertical direction (e.g., the Z-axis direction in the drawing) and in the horizontal direction (e.g., the X-axis direction in the drawing). It can be stacked in a form arranged along. At this time, the longitudinal direction of the battery cell 110 is, for example, the Y-axis direction in the drawing.
도 6은 도 5의 전지 팩에 포함되는 셀 모듈 어셈블리(Cell Module Assembly)(100)의 사시도이다. FIG. 6 is a perspective view of the cell module assembly 100 included in the battery pack of FIG. 5.
참고로, 셀 모듈 어셈블리(100)에 포함되는 구성요소들에 보다 명확히 도시하기 위하여, 도 6에서는 복수 개의 전지 셀(110)을 제외한 나머지 구성요소들을 도시한다. 복수 개의 전지 셀(110)은 통상의 파우치형 전지 셀이나, 각형 전지 셀들일 수 있다. For reference, in order to more clearly illustrate the components included in the cell module assembly 100, FIG. 6 shows the remaining components excluding the plurality of battery cells 110. The plurality of battery cells 110 may be typical pouch-type battery cells or square-shaped battery cells.
도 6을 참조하면, 복수 개의 전지 셀(110) 적층체의 전면과 후면에는, 한 쌍의 버스바 하우징(130)이 배치된다. 버스바 하우징(130) 각각은 전지 셀(110)의 길이 방향과 직교하는 방향(예를 들면, 도면의 X축 방향)으로 배치된다. Referring to FIG. 6, a pair of bus bar housings 130 are disposed on the front and rear surfaces of the stack of a plurality of battery cells 110. Each of the bus bar housings 130 is disposed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the battery cell 110 (for example, the X-axis direction in the drawing).
복수 개의 전지 셀(110)의 적층체의 맨 양 측단에는 한 쌍의 엔드 플레이트(120)가 각각 구비된다. 엔드 플레이트(120)는 전지 셀(110)과 평행하게 나란히 배치된다. 한 쌍의 버스바 하우징(130) 사이를 한 쌍의 엔드 플레이트(120)가 각각 연결한다.A pair of end plates 120 are provided at both ends of the stack of the plurality of battery cells 110, respectively. The end plate 120 is arranged parallel to the battery cell 110. A pair of end plates 120 connect each pair of busbar housings 130.
한 쌍의 엔드 플레이트(120) 사이의 상부 측 및 하부 측 각각에는 한 쌍의 엔드 플레이트(120) 사이를 연결하는 적어도 하나의 스트랩(140)을 포함할 수 있다. 스트랩(140)은 셀 모듈 어셈블리(100)의 결속을 강화한다. 보다 구체적으로는, 한 쌍의 엔드 플레이트(120) 및 그 사이에 배치된 복수 개의 전지 셀(110) 적층체의 결속을 강화한다. 그에 따라, 복수 개의 전지 셀(110) 적층체의 정렬이 틀어지는 것을 방지할 수 있다. Each of the upper and lower sides between the pair of end plates 120 may include at least one strap 140 connecting the pair of end plates 120. The strap 140 strengthens the binding of the cell module assembly 100. More specifically, it strengthens the bond between a pair of end plates 120 and a stack of a plurality of battery cells 110 disposed between them. Accordingly, it is possible to prevent the alignment of the stack of the plurality of battery cells 110 from being misaligned.
그 밖에 셀 모듈 어셈블리(100)에 관한 설명은 도 1에서 설명한 바와 중복되므로, 도 1과 관련하여 상술한 바를 참조한다.In addition, since the description of the cell module assembly 100 overlaps with that described in FIG. 1, reference is made to what was described above in relation to FIG. 1.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 전지 셀(110)은 소정의 개수로 그룹화되어 수납될 수 있다. 또한, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 복수 개(소정의 개수)의 전지 셀(110)의 그룹과 인접한 복수 개(소정의 개수의 전지 셀(110)의 그룹 사이에는 차단 부재(200)를 구비한다. Meanwhile, as shown in FIG. 5, a plurality of battery cells 110 may be grouped into a predetermined number and stored. In addition, as shown in FIGS. 5 to 7, a blocking member 200 is formed between a group of a plurality (a predetermined number) of battery cells 110 and an adjacent group of a plurality (a predetermined number) of battery cells 110. ) is provided.
도 7은 도 5의 전지 팩에 포함되는 차단 부재(200)의 사시도이다. 차단 부재(200)는 인접하는 전지 셀(110) 사이에 개재되어 열을 차단시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 전지 셀(110)에서 열적 이벤트가 발생하여, 열이나 고온의 벤팅 가스가 생성된 경우, 생성된 열이나 가스는, 차단 부재(200)에 의해 인접하는 전지 셀(110)로 전이되는 것이 억제 내지 차단될 수 있다. 또한, 차단 부재(200)는 특정 전지 셀(110)에서 분출된 화염이나 스파크 등을 차단시키는 역할을 수행할 수 있다.Figure 7 is a perspective view of the blocking member 200 included in the battery pack of Figure 5. The blocking member 200 may be interposed between adjacent battery cells 110 and configured to block heat. For example, when a thermal event occurs in some of the battery cells 110 and heat or high-temperature venting gas is generated, the generated heat or gas is transmitted to adjacent battery cells 110 by the blocking member 200. Metastasis can be suppressed or blocked. Additionally, the blocking member 200 may serve to block flames or sparks emitted from a specific battery cell 110.
차단 부재(200)는 대략 판상의 형상을 가진다. 차단 부재(200)는 상하방향으로 세워진 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 더욱이, 차단 부재(200)는, 역시 상하방향으로 세워진 전지 셀(110)의 높이와 동일하거나 유사한 높이를 가질 수 있다. 차단 부재(200)의 높이는 전지 셀(110)의 높이보다 더 작을 수도 있고, 더 클 수도 있다.The blocking member 200 has a substantially plate-shaped shape. The blocking member 200 may be configured in the form of a plate standing up and down. Moreover, the blocking member 200 may have a height that is the same as or similar to the height of the battery cell 110 standing vertically. The height of the blocking member 200 may be smaller or larger than the height of the battery cell 110.
차단 부재(200)는, 전지 셀의 개수에 따라 복수 개로 포함될 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같이, 차단 부재(200)는 전지 셀(110)과 함께 적층된 형태로, 셀 모듈 어셈블리(100)를 구성할 수 있다.The blocking member 200 may be included in plural pieces depending on the number of battery cells. And, as described above, the blocking member 200 can be stacked with the battery cells 110 to form the cell module assembly 100.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 복수 개의 전지 셀(110)이 포함된 전지 팩에서, 차단 부재(200)에 의해 셀 간 열폭주 전파 등이 효과적으로 방지될 수 있다.According to this embodiment of the present invention, in a battery pack including a plurality of battery cells 110, thermal runaway propagation between cells can be effectively prevented by the blocking member 200.
또한, 차단 부재(200)는 크게 3중 구조로 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 지지 플레이트(210)의 양면에 각각 한 쌍의 스웰링 패드(220)를 구비한다. 지지 플레이트(210)는 차단 부재(200)의 형태 및 강성을 유지하도록 하고, 전지 셀(110)들 사이의 전지 셀(110)에서 분출된 화염이나 스파크 등을 차단한다. 지지 플레이트(210)는 예를 들면 금속 재질로 이루어질 수 있다. 스웰링 패드(220)는 전지 셀(110)의 스웰링 시에 지지 플레이트(210)로 인하여 전지 셀(110)로 가해지는 압력을 감소시킨다. 스웰링 패드(220)는 예를 들면, 실리콘 재질이나 연성 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. Additionally, the blocking member 200 may largely have a three-layer structure. For example, a pair of swelling pads 220 are provided on both sides of the support plate 210, respectively. The support plate 210 maintains the shape and rigidity of the blocking member 200 and blocks flames or sparks emitted from the battery cells 110 between the battery cells 110. The support plate 210 may be made of, for example, a metal material. The swelling pad 220 reduces the pressure applied to the battery cell 110 by the support plate 210 when the battery cell 110 is swelling. The swelling pad 220 may be made of, for example, silicone or soft plastic material.
한편, 지지 플레이트(210)에는 지지 플레이트(210)를 상하방향으로 관통하여 형성되는 복수 개의 관통공(230)을 포함하고, 복수 개의 관통공(230)들은 지지 플레이트(210)의 길이 방향을 따라 배열된다. Meanwhile, the support plate 210 includes a plurality of through holes 230 formed to penetrate the support plate 210 in the vertical direction, and the plurality of through holes 230 are formed along the longitudinal direction of the support plate 210. are arranged.
셀 모듈 어셈블리(100)의 상부에 위치한 소화 탱크(400)에서 셀 모듈 어셈블리(100)로 소화제(소화액)가 투입될 때에, 복수 개의 관통공(230) 내로도 소화제(소화액)가 들어가게 된다. 즉, 복수 개의 관통공(230) 내에 소화제(소화액)가 머무름에 따라, 열적 이벤트가 발생한 전지 셀(110)을 더욱 효과적으로 냉각 및 소화시킬 수 있도록 한다. When fire extinguishing agent (extinguishing fluid) is introduced into the cell module assembly 100 from the fire extinguishing tank 400 located at the top of the cell module assembly 100, the fire extinguishing agent (extinguishing fluid) also enters the plurality of through holes 230. That is, as the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) remains in the plurality of through holes 230, the battery cell 110 in which a thermal event occurs can be cooled and extinguished more effectively.
복수 개의 관통공(230)은 지지 플레이트(210)의 상면 및 하면 양쪽으로 모두 개구된 형태일 수도 있다. 또는, 복수 개의 관통공(230)은 상면만이 개구되고 소화제(소화액)가 관통공(230) 내에 더욱 오래 머무를 수 있도록 하면은 막힌 형상일 수도 있다. 전자의 경우에 차단 부재(200)의 지지 플레이트(210)가 팩 케이스(300)의 내측 하부면에 밀착하도록 배치하면, 후자의 경우와 같이 소화제(소화액)가 관통공(230) 내에 오래 머무를 수 있다.The plurality of through holes 230 may be open on both the upper and lower surfaces of the support plate 210. Alternatively, the plurality of through holes 230 may be open only at the top and closed at the bottom so that the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) can remain within the through holes 230 for a longer period of time. In the former case, if the support plate 210 of the blocking member 200 is placed in close contact with the inner lower surface of the pack case 300, the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) can stay in the through hole 230 for a long time as in the latter case. there is.
도 8은 도 5의 전지 팩에 포함되는 팩 케이스(300)의 사시도이다. 도 9 및 도 10는 도 8의 셀 모듈 어셈블리(100)를 팩 케이스(300)에 수납하는 경우를 설명하는 도면이다. Figure 8 is a perspective view of the pack case 300 included in the battery pack of Figure 5. FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating a case where the cell module assembly 100 of FIG. 8 is stored in the pack case 300.
도 8을 참조하면, 팩 케이스(300)는 박스 형태로 구성될 수 있다. 박스 형태의 팩 케이스(300)는 일체로 성형된 것일 수도 있고, 적어도 일 면을 인접한 면과 결합하는 방식으로 제작된 것일 수도 있다. Referring to FIG. 8, the pack case 300 may be configured in a box shape. The box-shaped pack case 300 may be integrally molded or may be manufactured by combining at least one side with an adjacent side.
팩 케이스(300)는 적어도 하나의 벤팅구(320)를 포함한다. 벤팅구(320)에는 필터가 장착된다. The pack case 300 includes at least one venting hole 320. A filter is installed in the venting port 320.
팩 케이스(300)의 내부에 수납된 전지 셀(110)에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 해당 전지 셀(110)에서 발생하는 벤팅 가스를 벤팅구(320)를 통하여 배출할 수 있다. 벤팅구(320)에서 배출된 벤팅 가스는 팩 케이스(300)와 외부 커버(500, 도 5 참조) 사이의 공간을 지나, 외부 커버(500)의 외부로 배출될 수 있다. When a thermal event occurs in the battery cell 110 stored inside the pack case 300, venting gas generated from the battery cell 110 may be discharged through the venting port 320. Venting gas discharged from the venting hole 320 may pass through the space between the pack case 300 and the outer cover 500 (see FIG. 5) and be discharged to the outside of the outer cover 500.
또한, 팩 케이스(300)의 내부 공간은 구획벽(380)을 기준으로 크게 두 개의 수납 공간을 포함한다. 하나는, 셀 모듈 어셈블리(100)가 수납되는 공간(S1)이고, 다른 하나는 커넥터(610)를 포함하는 전기적 연결 유닛이 수납되는 공간(S2)이다. Additionally, the internal space of the pack case 300 largely includes two storage spaces based on the partition wall 380. One is a space (S1) in which the cell module assembly 100 is stored, and the other is a space (S2) in which an electrical connection unit including the connector 610 is stored.
팩 케이스(300)의 바닥면의 공간(S2)에는, 후술할 바와 같이, 상하로 적층된 전지 팩들 간의 전기적 연결을 위하여, 하층에 적층되는 전지 팩의 커넥터(610)가 삽입될 수 있는 커넥터 통공부(370)를 포함한다. 그에 따라 해당 전지 팩의 커넥터(610)와 하층에 적층되는 전지 팩의 커넥터(610)가 서로 연결된다. 마찬가지로, 동일한 방식으로, 해당 전지 팩의 커넥터(610)는 상층에 적층된 전지 팩의 커넥터(610)와 서로 연결된다. As will be described later, the space S2 on the bottom of the pack case 300 has a connector box into which the connector 610 of the battery pack stacked on the lower layer can be inserted for electrical connection between the battery packs stacked on top and bottom. Includes study (370). Accordingly, the connector 610 of the corresponding battery pack and the connector 610 of the battery pack stacked on the lower layer are connected to each other. Similarly, in the same manner, the connector 610 of the battery pack is connected to the connector 610 of the battery pack stacked on the upper layer.
한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 셀 모듈 어셈블리(100)를 보조 케이스(310)의 내부 공간에 수납한 후 팩 케이스(300)에 장착할 수도 있다. 셀 모듈 어셈블리(100)를 보조 케이스(310)의 내부 공간에 일차적으로 수납한 뒤 최종적으로 팩 케이스(300)에 수납함으로써, 셀 모듈 어셈블리(100)의 강성을 보완하고, 셀 모듈 어셈블리(100)에서의 복수 개의 전지 셀(110) 적층체의 정렬이 틀어지는 것을 방지할 수 있다. 보조 케이스(310)는 예를 들면 금속 또는 스테인리스 스틸 등으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 9 and 10, the cell module assembly 100 shown in FIG. 6 may be stored in the inner space of the auxiliary case 310 and then mounted on the pack case 300. By first storing the cell module assembly 100 in the inner space of the auxiliary case 310 and then finally storing it in the pack case 300, the rigidity of the cell module assembly 100 is supplemented, and the cell module assembly 100 It is possible to prevent the alignment of the plurality of battery cells 110 stacked from being misaligned. The auxiliary case 310 may be made of metal or stainless steel, for example.
도 11은 도 8의 팩 케이스(300)의 상면도이다. 도 12 및 도 13은 팩 케이스(300)의 부분 확대도이다. 참고로, 도 11 내지 도 13에서는 도 9 및 도 10에 도시된 보조 케이스(310)는 제외하고 도시한다.FIG. 11 is a top view of the pack case 300 of FIG. 8. 12 and 13 are partially enlarged views of the pack case 300. For reference, FIGS. 11 to 13 exclude the auxiliary case 310 shown in FIGS. 9 and 10.
우선, 팩 케이스(300)의 내부 공간에는 결로로 인한 응결수가 발생할 수 있다. 경우에 따라서는 눈 비로 인한 습기가 팩 케이스(300)의 내부로 유입되어, 응결되면서 물로 변하여 팩 케이스(300)의 내부 공간에 존재할 수도 있다. 팩 케이스(300)의 내부 공간의 물은 중력에 의하여 팩 케이스(300)의 바닥면에 고이게 되면 팩 케이스(300)의 내부에 수납된 전지 셀이나 전기적 연결 유닛(600)의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제점을 방지하게 위하여, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같은 구성들을 포함한다. First, condensation may occur in the internal space of the pack case 300 due to condensation. In some cases, moisture due to snow or rain may flow into the inside of the pack case 300, condense, turn into water, and exist in the internal space of the pack case 300. If water in the inner space of the pack case 300 accumulates on the bottom of the pack case 300 due to gravity, it may affect the performance of the battery cells or electrical connection unit 600 stored inside the pack case 300. You can. In order to prevent this problem, the embodiment of the present invention includes the following configurations.
팩 케이스(300)의 바닥면에는 도 11에 도시된 바와 같이, 복수 개의 경사부(330)를 포함한다. 도 12는 경사부(330)를 확대하여 도시한다. 복수 개의 경사부(330)는 팩 케이스(300)의 바닥면으로부터 상부 방향으로 돌출된 형상을 갖는다. 즉, 팩 케이스(300)의 바닥면 중 경사부(330)가 팩 케이스(300)의 바닥면의 다른 부분에 비하여 높다. 복수 개의 경사부(330)들 사이에는 제1 배수로(340)가 배치된다. 제1 배수로(340)는 경사부(300)의 가장자리보다 높이가 같거나 낮다. 제1 배수로(340)의 높이는 팩 케이스(300) 바닥면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 낮아질 수 있다. 또는 제1 배수로(340)의 높이는 전체적으로 편평할 수도 있다. As shown in FIG. 11, the bottom surface of the pack case 300 includes a plurality of inclined portions 330. FIG. 12 shows the inclined portion 330 in an enlarged scale. The plurality of inclined portions 330 have a shape that protrudes upward from the bottom surface of the pack case 300. That is, the inclined portion 330 of the bottom surface of the pack case 300 is higher than other parts of the bottom surface of the pack case 300. A first drainage channel 340 is disposed between the plurality of slopes 330. The first drainage channel 340 has a height equal to or lower than the edge of the inclined portion 300. The height of the first drainage channel 340 may decrease from the center to the edge of the bottom surface of the pack case 300. Alternatively, the height of the first drainage channel 340 may be flat overall.
또한, 팩 케이스(300)의 바닥면의 길이 방향(예를 들면 도면의 Y축 방향)의 가장자리 및/또는 폭 방향(예를 들면 도면의 X축 방향)의 가장자리를 따라 제2 배수로(340)가 추가로 배치될 수 있다. 제1 배수로(340)와 제2 배수로(340)는 서로 연결된다. 제1 배수로(340)는 제2 배수로(340)보다 높이가 같거나 높다. 또한, 후술할 배수구(360)의 저면의 높이는 제1 배수로(340) 및 제2 배수로(340) 각각보다 높이가 같거나 낮다. 배수구(360)는 예를 들면 테이퍼 형상(위가 절단된 원뿔 또는 사각뿔 형상)일 수 있다.In addition, a second drainage channel 340 is formed along the edge of the bottom surface of the pack case 300 in the longitudinal direction (for example, the Y-axis direction in the drawing) and/or along the edge in the width direction (for example, in the X-axis direction in the drawing). may be placed additionally. The first drain 340 and the second drain 340 are connected to each other. The first drainage channel 340 has the same or higher height than the second drainage channel 340. In addition, the height of the bottom of the drain 360, which will be described later, is the same or lower than each of the first drain 340 and the second drain 340. The drain 360 may, for example, have a tapered shape (a cone or square pyramid shape with the top cut out).
팩 케이스(300)의 내부 공간의 물은 팩 케이스(300)의 바닥면의 경사부(330)를 따라 제1 배수로(340)로 흘러간 다음, 팩 케이스(300)의 바닥면의 가장자리에 배치된 배수구(360)를 통해 외부로 배출된다. 또는 제1 배수로(340)로 흘러간 물은 제2 배수로(340)를 따라 이동하여 배수구(360)를 통해 외부로 배출된다.The water in the internal space of the pack case 300 flows into the first drainage channel 340 along the slope 330 of the bottom surface of the pack case 300, and then is disposed at the edge of the bottom surface of the pack case 300. It is discharged to the outside through the drain hole 360. Alternatively, the water that flows into the first drain 340 moves along the second drain 340 and is discharged to the outside through the drain 360.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사부(330)는 경사부(330)의 중심에 위치한 최상부면(331) 및 최상부면(331)을 중심으로 방사상으로 형성되는 경사면(332)을 포함한다. 최상부면(331) 상에는 셀 모듈 어셈블리(100)가 안착된다. 최상부면(331) 상에 셀 모듈 어셈블리(100)가 직접적으로 접촉하여 안착될 수 있다. 한편, 후술하는 바와 같이 셀 모듈 어셈블리(100)가 보조 케이스(310)에 수납되는 경우에는, 셀 모듈 어셈블리(100)를 수납한 보조 케이스(310)가 최상부면(331) 상에 직접적으로 접촉하여 안착될 수도 있다. 최상부면(331)은 도시된 바와 같이, 원형일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 셀 모듈 어셈블리(100)가 위에 안착되어 지지될 수 있는 형상이면 충분하다.According to one embodiment of the present invention, the inclined portion 330 includes an uppermost surface 331 located at the center of the inclined portion 330 and an inclined surface 332 formed radially around the uppermost surface 331. The cell module assembly 100 is seated on the top surface 331. The cell module assembly 100 may be seated in direct contact with the top surface 331. Meanwhile, as will be described later, when the cell module assembly 100 is stored in the auxiliary case 310, the auxiliary case 310 containing the cell module assembly 100 is in direct contact with the top surface 331. It may settle down. The top surface 331 may be circular, as shown. However, the present invention is not limited to this, and any shape on which the cell module assembly 100 can be seated and supported is sufficient.
도 13의 A6-A6’ 선을 따른 단면에서도 도시된 바와 같이, 경사면(332)은 최상부면(331)으로부터 경사부(330)의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아진다. 경사면(332)은 경사부(330)의 중심(예를 들어 최상부면(331))을 기준으로 방사상으로 형성된다. 방사상으로 형성되는 각각의 경사부(330)의 중심을 기준으로 등각으로 배치될 수 있다.As shown in the cross section along line A6-A6' of FIG. 13, the height of the inclined surface 332 decreases from the uppermost surface 331 to the edge of the inclined portion 330. The inclined surface 332 is formed radially with respect to the center of the inclined portion 330 (for example, the uppermost surface 331). It may be arranged equiangularly based on the center of each radially formed inclined portion 330.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사부(330)는 복수 개로 구비된다. 복수 개의 경사부(330)는 팩 케이스(300)의 바닥면의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 각각 일렬로 배열된다. 소위 격자형(바둑판 형)으로 배열된다. 경사부(330)들 사이에 배치되는 제1 배수로(340)는 팩 케이스(300)의 바닥면의 길이 방향의 가장자리 및/또는 폭 방향의 가장자리에 평행하게 배열된다. Additionally, according to one embodiment of the present invention, a plurality of inclined portions 330 are provided. The plurality of inclined portions 330 are arranged in a row along the longitudinal and width directions of the bottom surface of the pack case 300, respectively. They are arranged in a so-called grid (checkerboard). The first drainage channel 340 disposed between the inclined portions 330 is arranged parallel to the longitudinal edge and/or the widthwise edge of the bottom surface of the pack case 300.
또한, 팩 케이스(300)의 바닥면의 가장자리에는 적어도 하나의 배수구(360)를 포함한다. 즉, 팩 케이스(300)는 한 개의 배수구(360)를 포함할 수도 있다. 또는, 팩 케이스(300)는 복수 개의 일렬로 배치된 또는 팩 케이스(300)의 전,후,좌,우의 사방에 각각 배치된 배수구(360)를 포함할 수도 있다. 배수구(360)의 위치 및 개수는 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 변형, 변경하여 구현할 수 있다. Additionally, the pack case 300 includes at least one drain hole 360 at an edge of the bottom surface. That is, the pack case 300 may include one drain hole 360. Alternatively, the pack case 300 may include a plurality of drain holes 360 arranged in a row or on all four sides of the front, rear, left, and right of the pack case 300. The location and number of drains 360 can be modified and changed to suit various environments in which the present invention is implemented.
도 13은 팩 케이스(300)를 전면에서 바라 보았을 때의 배수구(360)의 단면을 확대하여 도시한다. 팩 케이스(300)의 내부에서 외부로 갈수록 배수구(360)는 단면의 크기가 커진다. 가령 배수구(360)가 원뿔형인 경우, 팩 케이스(300)의 내부에서 외부로 갈수록 배수구(360)의 단면의 내경이 커진다. 이 때, 배수구(360)의 저면은 팩 케이스(300)의 내부에서 외부로 갈수록 기울어져 그 높이가 낮아진다. 그에 따라, 팩 케이스(300) 내부의 물이 배수구(360)를 통해 외부로 원활히 배출될 수 있다. Figure 13 shows an enlarged cross-section of the drain hole 360 when the pack case 300 is viewed from the front. The cross-sectional size of the drain hole 360 increases as it moves from the inside to the outside of the pack case 300. For example, when the drain 360 is conical, the inner diameter of the cross section of the drain 360 increases from the inside to the outside of the pack case 300. At this time, the bottom of the drain hole 360 is inclined from the inside to the outside of the pack case 300 and its height decreases. Accordingly, water inside the pack case 300 can be smoothly discharged to the outside through the drain hole 360.
한편, 다시 도 9 및 도 10을 참조하면, 전지 셀을 보호하고 수납을 용이하도록 하는 등을 위하여, 셀 모듈 어셈블리(100)가 보조 케이스(310)에 수납된 다음, 보조 케이스(310)와 함께 다시 팩 케이스(300)에 수납될 수 있다. 이 때, 보조 케이스(310)도 보조 케이스(310)의 바닥면 및/또는 바닥면의 가장자리에 적어도 하나의 개구부(310a)를 포함한다. 도 10은 보조 케이스(310)의 바닥면의 가장자리에 개구부(310a)가 구비된 경우를 도시한다. 보다 구체적으로는, 개구부(310a)는 보조 케이스(310)의 바닥면 중에 구비될 수도 있고, 보조 케이스(310)의 바닥면의 가장자리를 따라 배치될 수도 있고, 보조 케이스(310)의 바닥면의 모퉁이에 배치될 수도 있다. 보조 케이스(310) 내부에도 물이 생기게 되는 경우, 개구부(310a)를 통해 보조 케이스(310)의 외부로 물이 배수된다. 보조 케이스(310)의 외부로 배출된 물은, 상술한 바와 같이, 팩 케이스(300)의 경사부(330) 및/또는 제1 배수로(340) 및/또는 제2 배수로(350)를 통해 흐른 다음, 배수구(360)를 통해 전지 팩의 외부로 배출된다.Meanwhile, referring again to FIGS. 9 and 10, in order to protect the battery cells and facilitate storage, the cell module assembly 100 is stored in the auxiliary case 310 and then stored together with the auxiliary case 310. It can be stored in the pack case 300 again. At this time, the auxiliary case 310 also includes at least one opening 310a on the bottom surface and/or the edge of the bottom surface of the auxiliary case 310. FIG. 10 shows a case where an opening 310a is provided at the edge of the bottom surface of the auxiliary case 310. More specifically, the opening 310a may be provided in the bottom surface of the auxiliary case 310, may be arranged along the edge of the bottom surface of the auxiliary case 310, or may be located along the edge of the bottom surface of the auxiliary case 310. It can also be placed in a corner. If water also forms inside the auxiliary case 310, the water is drained to the outside of the auxiliary case 310 through the opening 310a. As described above, the water discharged to the outside of the auxiliary case 310 flows through the inclined portion 330 and/or the first drain 340 and/or the second drain 350 of the pack case 300. Next, it is discharged to the outside of the battery pack through the drain 360.
또한, 보조 케이스(310)의 바닥면의 형상은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 편평할 수도 있다. 그러나, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 다양하게 변형, 변경이 가능하다. 가령, 보조 케이스(310)의 바닥면도 팩 케이스(300)의 바닥면과 같이 경사부(330) 및/또는 제1 배수로(340) 및/또는 제2 배수로(350)와 동일한 형상 및 구조를 갖는 구성요소를 포함할 수도 있다. Additionally, the shape of the bottom surface of the auxiliary case 310 may be flat as shown in FIGS. 8 and 9. However, the present invention is not limited to what is shown, and various modifications and changes are possible. For example, the bottom of the auxiliary case 310 has the same shape and structure as the inclined portion 330 and/or the first drain 340 and/or the second drain 350, like the bottom of the pack case 300. It may also contain components.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 팩 케이스(300)의 배수구(360)에 구비된 열팽창 부재(360a)를 포함한다. 도 14 및 도 15는 각각 열팽창 부재(360a)의 실시예들을 도시한다. 도 14는 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)의 내부면 상에 전체 또는 일부에 접하여 배치된 경우를 도시한다. 도 15는 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)의 내부면으로부터 소정 거리 이격되어 배치된 경우를 도시한다. Additionally, according to one embodiment of the present invention, it includes a thermal expansion member 360a provided in the drain hole 360 of the pack case 300. Figures 14 and 15 each show embodiments of thermal expandable member 360a. FIG. 14 shows a case where the thermal expansion member 360a is disposed in contact with all or part of the inner surface of the drain hole 360. FIG. 15 shows a case where the thermal expansion member 360a is disposed at a predetermined distance from the inner surface of the drain hole 360.
도 14는 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)의 내부면 상에 전체 또는 일부에 접하여 배치된 경우를 도시한다. 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)의 내부면 전체를 둘러싸고 있을 수도 있고, 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)의 내부면 중 일부에만 배치될 수도 있다. 즉, 후술하는 바와 같이, 셀 모듈 어셈블리(100)의 화재나 열폭주가 발생할 경우 열팽창 부재(360a)가 효과적으로 배수구(360)를 밀폐할 수 있는 정도이면 충분하다.FIG. 14 shows a case where the thermal expansion member 360a is disposed in contact with all or part of the inner surface of the drain hole 360. The thermal expansion member 360a may surround the entire inner surface of the drain hole 360, or the thermal expansion member 360a may be disposed only on a portion of the inner surface of the drain hole 360. That is, as will be described later, if a fire or thermal runaway occurs in the cell module assembly 100, it is sufficient for the thermal expansion member 360a to effectively seal the drain 360.
도 15는 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)의 내부면으로부터 소정 거리 이격되어 배치된 경우를 도시한다. 이 경우, 배수구(360)의 단면을 가로지르는 열팽창 부재 결합부(360b)를 추가로 구비한다. 도 15에서 배수구(360) 및 이를 가로지르는 열팽창 부재 결합부(360b)를 배수구(360)의 입구 쪽에서 바라본 단면을 같이 도시한다.FIG. 15 shows a case where the thermal expansion member 360a is disposed at a predetermined distance from the inner surface of the drain hole 360. In this case, a thermal expansion member coupling portion 360b crossing the cross section of the drain 360 is additionally provided. In Figure 15, the drain 360 and the thermal expansion member coupling portion 360b crossing it are shown in cross section as seen from the entrance of the drain 360.
예를 들면, 열팽창 부재(360a)의 적어도 일단부에 홈을 구비할 수 있고, 열팽창 부재 결합부(360b)는 바(bar) 형상일 수 있다. 열팽창 부재(360a)의 홈에 열팽창 부재 결합부(360b)가 고정 결합하는 방식으로, 열팽창 부재(360a)를 배수구(360)의 내부면으로부터 소정 거리 이격하여 배치할 수 있다. 배수구(360)의 단면을 보았을 때, 예를 들어, 배수구(360)의 내부면과 열팽창 부재(360a)가 동축으로 배치될 수도 있다. For example, a groove may be provided on at least one end of the thermal expansion member 360a, and the thermal expansion member coupling portion 360b may be bar-shaped. The thermal expansion member 360a can be arranged at a predetermined distance from the inner surface of the drain 360 by fixing the thermal expansion member coupling portion 360b to the groove of the thermal expansion member 360a. When looking at a cross section of the drain hole 360, for example, the inner surface of the drain hole 360 and the thermal expansion member 360a may be arranged coaxially.
한편, 열팽창 부재(360a)는 예를 들어 배수구의 경로(360)를 따라 배치되는 핀(pin) 형상을 가질 수 있다. 도 15에 열팽창 부재(360a)가 예시적으로 핀 형상으로 이루어진 경우를 도시하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 셀 모듈 어셈블리(100)의 화재나 열폭주가 발생할 경우 열팽창 부재(360a)가 효과적으로 배수구(360)를 밀폐할 수 있는 구조나 형상이면 충분하다.Meanwhile, the thermal expansion member 360a may have a pin shape disposed along the path 360 of the drain, for example. Although FIG. 15 shows a case where the thermal expansion member 360a is exemplarily formed in a fin shape, the present invention is not limited to this, and if a fire or thermal runaway occurs in the cell module assembly 100, the thermal expansion member 360a is effectively Any structure or shape that can seal the drain 360 is sufficient.
또한, 도 15의 경우, 배수구(360)의 입구(팩 케이스(300)의 내측)에 열팽창 부재 결합부(360b)가 구비된 경우를 도시하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 배수구(360)의 경로 중에 구비될 수도 있고, 배수구(360)의 출구(팩 케이스(300)의 외측)에 열팽창 부재 결합부(360b)가 구비될 수도 있다. 즉, 열팽창 부재 결합부(360b)의 형상, 위치, 구조는 열팽창 부재 결합부(360b)가 배수구(360)를 막지 않으면서, 열팽창 부재(360a)를 배수구(360)에 위치시킬 수 있는 것이면 충분하다. In addition, in the case of FIG. 15, a case where a thermal expansion member coupling portion 360b is provided at the inlet of the drain 360 (inside the pack case 300) is shown, but the present invention is not limited to this, and the drain 360 It may be provided in the path of, and the thermal expansion member coupling portion 360b may be provided at the outlet of the drain 360 (outside the pack case 300). That is, the shape, position, and structure of the thermal expansion member coupling portion 360b are sufficient as long as they allow the thermal expansion member 360a to be positioned in the drain hole 360 without the thermal expansion member coupling portion 360b blocking the drain hole 360. do.
열팽창 부재(360a)는 소정의 온도 이상에서 부피가 팽창하여 배수구(360)를 밀폐하도록 구성된다. 셀 모듈 어셈블리(100)의 화재나 열폭주가 발생할 경우, 고온의 가스에 의해 열팽창 부재(360a)가 부피가 팽창하고, 부피 팽창된 열팽창 부재(360a)가 배수구(360)를 밀폐시킬 수 있다. 소화 유닛(예를 들면, 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부에 위치한 소화 탱크(400))에서 팩 케이스(300) 내부로 소화제(소화액)을 공급할 때, 배수구(360)를 밀폐하는 열팽창 부재(360a)로 인하여, 소화제(소화액)가 배수구(360)를 통해 팩 케이스(300)의 외부로 배출되지 않는다. 그에 따라, 소화제(소화액)가 팩 케이스(300) 내부의 셀 모듈 어셈블리(100)에 오랫동안 머무를 수 있도록 한다. 즉, 셀 모듈 어셈블리(100)의 화재나 열폭주를 더욱 안정적으로 진압할 수 있다. The thermal expansion member 360a is configured to expand in volume above a predetermined temperature to seal the drain 360. When a fire or thermal runaway occurs in the cell module assembly 100, the thermal expansion member 360a expands in volume due to high-temperature gas, and the volume-expanded thermal expansion member 360a may seal the drain 360. When supplying a fire extinguishing agent (extinguishing liquid) from a fire extinguishing unit (e.g., a fire fighting tank 400 located at the top of the cell module assembly 100) into the pack case 300, a thermal expansion member 360a seals the drain hole 360. ), the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) is not discharged to the outside of the pack case 300 through the drain hole 360. Accordingly, the fire extinguishing agent (extinguishing liquid) can remain in the cell module assembly 100 inside the pack case 300 for a long time. In other words, fire or thermal runaway of the cell module assembly 100 can be suppressed more reliably.
한편, 본 발명은 상술한 소화 탱크(400)에 한정되지 않고, 팩 케이스(300) 내부로 소화제(소화액)을 공급할 수 있는 소화 유닛이라면 모두 적용 가능하다. 예를 들어, 소화 유닛이 팩 케이스(300)의 외부에 위치하여 소화 유닛으로부터 연결된 관을 통해 팩 케이스(300) 내부로 소화제(소화액)을 공급하는 경우도 가능하다. 또는, 예를 들어, 팩 케이스(300)의 상부 또는 하부에 위치한 냉각판 구조로서 열적 이벤트 발생 시, 팩 케이스(300) 내부로 소화제(소화액)을 공급하는 경우도 가능하다. 본 발명은 소화 유닛에 관하여 상술한 바에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 환경에 맞게 다양하게 변경, 변형하여 적용할 수 있다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above-described fire extinguishing tank 400, and can be applied to any fire extinguishing unit that can supply fire extinguishing agent (extinguishing liquid) into the pack case 300. For example, it is possible that the fire extinguishing unit is located outside the pack case 300 and supplies fire extinguishing agent (extinguishing liquid) into the pack case 300 through a pipe connected from the fire extinguishing unit. Alternatively, for example, it is possible to supply a fire extinguishing agent (extinguishing liquid) into the pack case 300 when a thermal event occurs as a cooling plate structure located at the top or bottom of the pack case 300. The present invention is not limited to the above-described fire extinguishing unit, and can be applied through various changes and modifications to suit the environment in which the present invention is implemented.
이를 위해, 열팽창 부재(360a)는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 열팽창 물질을 구비할 수 있다. 예를 들어, 열팽창 부재(360a)는 열팽창 계수가 큰 폴리머 재질일 수 있다. PDMS(Poly-Di-Methyl-Siloxane), 폴리비닐아세테이트, 폴리스티렌, 부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트, 또는 이들의 조합 등과 같은 폴리머 재질을 구비하여 열팽창 가능하도록 구성될 수 있다. To this end, the thermal expansion member 360a may be provided with various thermal expansion materials known at the time of filing of the present invention. For example, the thermal expansion member 360a may be made of a polymer material with a high thermal expansion coefficient. PDMS (Poly-Di-Methyl-Siloxane), polyvinyl acetate, polystyrene, butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, 2- It may be configured to be thermally expandable by using a polymer material such as ethylhexyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, or a combination thereof.
또한, 열팽창 부재(360a)는, 내열성 소재를 추가로 구비할 수 있다. 예를 들어, 열팽창 부재(360a)는 세라믹과 같은 내열성 소재로 외면이 코팅될 수도 있다. 또는, 열팽창 부재(360a) 내부에 열팽창 부재(360a)의 길이 방향을 따라 구비되는, 세라믹과 같은 내열성 소재의 심을 구비할 수도 있고, 예를 들면 내열성 소재의 심을 열팽창 부재(360a)가 둘러싼 형상일 수 있다. 그에 따라, 벤팅 가스의 열에 의해 부피는 팽창되면서도 파손되지는 않도록 구성될 수 있다.Additionally, the thermal expansion member 360a may additionally include a heat-resistant material. For example, the outer surface of the thermal expansion member 360a may be coated with a heat-resistant material such as ceramic. Alternatively, the thermal expansion member 360a may be provided with a core of a heat-resistant material such as ceramic, which is provided along the longitudinal direction of the thermal expansion member 360a. For example, the thermal expansion member 360a may surround the core of the heat-resistant material. You can. Accordingly, it can be configured so that the volume expands due to the heat of the venting gas but is not damaged.
열팽창 부재(360a)의 열 팽창은, 열팽창 부재(360a)에 포함되는 열팽창 물질의 형태나 열팽창 계수 등에 따라 적합하게 설정될 수 있다. 그리고, 열팽창 부재(360a)의 열팽창 정도는, 열팽창 부재(360a)나 배수구(360)의 크기 또는 형태, 전지 셀의 종류 등 다양한 조건에 따라 사용자에 의해 적합하게 설정될 수 있다.The thermal expansion of the thermal expansion member 360a may be appropriately set depending on the type or thermal expansion coefficient of the thermal expansion material included in the thermal expansion member 360a. Additionally, the degree of thermal expansion of the thermal expansion member 360a can be appropriately set by the user according to various conditions such as the size or shape of the thermal expansion member 360a or the drain hole 360 and the type of battery cell.
도 16은 도 5의 전지 팩에 포함되는 소화 탱크(400)의 사시도이다. 도 17은 도 16의 소화 탱크(400)의 사시 단면도이고, 도 5의 A5-A5' 선을 따른 단면을 도시한다. Figure 16 is a perspective view of the fire extinguishing tank 400 included in the battery pack of Figure 5. FIG. 17 is a perspective cross-sectional view of the fire extinguishing tank 400 of FIG. 16 and shows a cross-section along line A5-A5' of FIG. 5.
소화 탱크(400)는 도 1에서 상술한 바와 같이, 하부 탱크(410)와 상부 커버(420)를 포함한다. 하부 탱크(410)와 상부 커버(420)는, 별도로 제작되어 밀봉 결합된 것일 수도 있고, 일체형으로 제작될 수도 있다. 상부 커버(420)에는 소화제를 주입할 수 있는 주입구(430)를 추가로 포함할 수 있다. 주입구(430)를 마개로 닫아 소화 탱크(400)를 밀봉할 수 있다. As described above in FIG. 1, the fire extinguishing tank 400 includes a lower tank 410 and an upper cover 420. The lower tank 410 and the upper cover 420 may be manufactured separately and sealed together, or may be manufactured as one piece. The upper cover 420 may additionally include an injection port 430 through which a fire extinguishing agent can be injected. The fire extinguishing tank 400 can be sealed by closing the injection port 430 with a stopper.
하부 탱크(410)의 베이스판(411)에서 두께가 얇게 형성된 부분은 취약부(411a)로서 기능할 수 있다. 즉, 셀 모듈 어셈블리(100)의 전지 셀(110)에서 열적 이벤트가 발생하는 경우, 이러한 상대적으로 두께가 얇은 취약부(411a)가 먼저 파손될 수 있다. 취약부(411a)가 파손되어 베이스판(411)에 개구가 형성되면, 소화 탱크(400) 내부에 보유된 소화제가 해당 취약부(411a)를 통해 셀 모듈 어셈블리(100) 측으로 배출될 수 있다. A thinly formed portion of the base plate 411 of the lower tank 410 may function as a vulnerable portion 411a. That is, when a thermal event occurs in the battery cell 110 of the cell module assembly 100, the relatively thin vulnerable portion 411a may be damaged first. When the vulnerable portion 411a is damaged and an opening is formed in the base plate 411, the fire extinguishing agent held inside the fire extinguishing tank 400 may be discharged toward the cell module assembly 100 through the vulnerable portion 411a.
취약부(411a)는 복수 개로 구비될 수 있다. 취약부(411a)는 예를 들어, 폭은 좁고 길이는 긴 형상일 수 있다. 즉, 선 형상으로서, 소화 탱크(400)의 일 가장자리와 평행하게 배열된 직선 형상일 수 있으며, 각각의 취약부(411a)는 서로 평행하게 배열될 수 있다.There may be a plurality of vulnerable portions 411a. For example, the vulnerable portion 411a may have a narrow width and a long length. That is, it may have a linear shape arranged parallel to one edge of the fire extinguishing tank 400, and each vulnerable portion 411a may be arranged parallel to each other.
한편, 본 실시예에 따르면, 전지 셀(110)의 길이 방향(예를 들면, 도면의 X축 방향)과 취약부(411a)의 길이 방향(예를 들면, 도면의 X축 방향)은 서로 직교할 수 있다. 즉, 복수 개의 취약부(411a)들이 해당 전지 셀(110)의 길이 방향에 교차하여 배치된다. 그에 따라, 열적 이벤트가 발생한 전지 셀(110)의 길이 방향을 따라, 해당 전지 셀(110) 전체에 걸쳐 복수 개의 개구된 취약부(411a)들을 통하여 일제히 소화제를 공급할 수 있고, 보다 효율적으로 신속하게 열적 이벤트가 발생한 전지 셀(110)을 소화시킬 수 있다.Meanwhile, according to this embodiment, the longitudinal direction of the battery cell 110 (e.g., the X-axis direction in the drawing) and the longitudinal direction of the vulnerable portion 411a (e.g., the You can. That is, a plurality of vulnerable portions 411a are arranged to intersect in the longitudinal direction of the battery cell 110. Accordingly, along the longitudinal direction of the battery cell 110 where a thermal event occurred, the fire extinguishing agent can be supplied simultaneously through the plurality of open weak portions 411a throughout the battery cell 110, and the thermal event can be more efficiently and quickly dissipated. The battery cell 110 in which an event occurred can be extinguished.
소화 탱크(400)의 베이스판(411)의 하부면과 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부면은 서로 대체로 일치하는 형상을 가진다. 그에 따라, 소화 탱크(400)가 셀 모듈 어셈블리(100)에 더욱 밀착하여 배치되므로, 온도 상승이 있는 전지 셀(110)을 더욱 효과적으로 냉각할 수 있으며, 과열이나 발화가 발생한 전지 셀(110)에 더욱 신속하게 소화제를 투입할 수 있다. 또한, 소화 탱크(400)에 소화제를 효율적으로 더욱 많이 수용할 수 있게 된다. 즉, 소화 탱크(400)의 하부 탱크(410)의 베이스판(411)의 높이가 전체적으로 일정하다면, 해당 빈 공간만큼 소화 탱크(400)는 소화제를 덜 수용하게 된다.The lower surface of the base plate 411 of the fire extinguishing tank 400 and the upper surface of the cell module assembly 100 have shapes that generally match each other. Accordingly, since the fire extinguishing tank 400 is placed in closer contact with the cell module assembly 100, it is possible to more effectively cool the battery cells 110 whose temperature rises, and to prevent overheating or ignition of the battery cells 110. The fire extinguishing agent can be administered more quickly. Additionally, it is possible to efficiently accommodate more fire extinguishing agents in the fire extinguishing tank 400. That is, if the overall height of the base plate 411 of the lower tank 410 of the fire extinguishing tank 400 is constant, the fire extinguishing tank 400 accommodates less fire extinguishing agent by the corresponding empty space.
소화 탱크(400)에 구비되는 소화제로서는, 예를 들면 소화액 형태일 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하고 상술한 바를 참조한다.The fire extinguishing agent provided in the fire extinguishing tank 400 may be, for example, in the form of fire extinguishing liquid. Redundant description will be omitted and the above description will be referred to.
도 18은, 도 5 내지 도 17를 참조하여 상술한 전지 팩의 각 구성요소들을 모두 결합한 전지 팩의 사시도이다.FIG. 18 is a perspective view of a battery pack in which all components of the battery pack described above with reference to FIGS. 5 to 17 are combined.
그 밖에, 도 5 내지 도 18의 전지 팩에 관한 설명이 도 1 내지 도 4의 전지팩과 관련하여 설명한 부분과 중복되는 부분은, 도 1 내지 도 4에서 상술한 바를 참조한다.In addition, for parts where the description of the battery pack in FIGS. 5 to 18 overlaps with the description of the battery pack in FIGS. 1 to 4, refer to what is described above with reference to FIGS. 1 to 4.
한편, 상기 팩 케이스(300)는, 복수 개로 구비되어 상하 방향으로 적층 가능하게 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 19를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Meanwhile, the pack case 300 may be provided in plural pieces and configured to be stacked in the vertical direction. This will be explained in more detail with reference to FIG. 19.
도 19는, 본 발명의 도 1 내지 도 18의 전지 팩의 적어도 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 20 및 도 21은, 도 19에 도시된 팩 케이스(300)가 복수 개로 적층된 실시 형태를 도시한 도면이다.Figure 19 is a perspective view schematically showing at least a partial configuration of the battery pack of Figures 1 to 18 of the present invention. Additionally, FIGS. 20 and 21 are diagrams showing an embodiment in which a plurality of pack cases 300 shown in FIG. 19 are stacked.
도 19를 참조하면, 상기 팩 케이스(300)는, 바닥부와 측벽부를 구비할 수 있다. 이러한 팩 케이스(300)의 내부 공간에는, 셀 모듈 어셈블리(100)가 수납될 수 있고, 셀 모듈 어셈블리(100)의 상면을 소화 탱크(400)로 커버함으로써, 전지 팩이 구성된다. 참고로, 도 19에서는 팩 케이스(300)의 상부측의 높이가 소화 탱크(400)의 상부면의 높이보다 크게 도시되어 있다 그러나, 도 19은 개략도이고 일 실시예일 뿐, 본 발명은 도 19에 도시된 바에 한정되지 않는다. 즉, 정반대로 소화 탱크(400)의 상부면의 높이가 팩 케이스(300)의 상부측의 높이보다 클 수도 있고, 소화 탱크(400)의 상부면의 높이와 팩 케이스(300)의 상부측의 높이가 동일할 수도 있는 등 다양한 변형 변경이 가능하다.Referring to FIG. 19, the pack case 300 may include a bottom portion and a side wall portion. The cell module assembly 100 can be accommodated in the inner space of the pack case 300, and a battery pack is formed by covering the upper surface of the cell module assembly 100 with the fire extinguishing tank 400. For reference, in Figure 19, the height of the upper side of the pack case 300 is shown to be larger than the height of the upper surface of the fire extinguishing tank 400. However, Figure 19 is a schematic diagram and is only an example, and the present invention is shown in Figure 19. It is not limited to what is shown. That is, on the contrary, the height of the upper surface of the fire extinguishing tank 400 may be greater than the height of the upper side of the pack case 300, and the height of the upper surface of the fire extinguishing tank 400 and the upper side of the pack case 300 may be greater than the height of the upper side of the pack case 300. Various variations are possible, such as the height being the same.
도 19에 도시된 바와 같은 팩 케이스(300)가 복수 개로 구비되어, 도 20 또는 도 21에 도시된 바와 같이 전지 팩들의 적층 구조가 형성될 수 있다. 이 때, 도 19의 전지 팩은, 하나의 단위 팩일 수 있다. 그리고, 이러한 단위 팩이 복수 개로 구비됨으로써, 도 20이나 도 21에 도시된 바와 같은 모듈 적층식의 전체 전지 팩이 구성될 수 있다. A plurality of pack cases 300 as shown in FIG. 19 may be provided to form a stacked structure of battery packs as shown in FIG. 20 or FIG. 21 . At this time, the battery pack in FIG. 19 may be one unit pack. And, by providing a plurality of such unit packs, a module-stacked overall battery pack as shown in FIG. 20 or FIG. 21 can be configured.
보다 구체적으로, 예를 들어, 도 20의 구성에서는, 3개의 단위 팩(D)이 상하 방향으로 적층된 형태가 도시되어 있다. 그리고, 도 21의 구성에서는, 5개의 단위 팩(D)이 상하 방향으로 적층된 형태가 도시되어 있다. 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 환경에 맞게 단위 팩(D)의 개수를 다양하게 변경하여 구현할 수 있다. More specifically, for example, in the configuration of FIG. 20, three unit packs D are shown stacked in the vertical direction. And, in the configuration of FIG. 21, five unit packs D are shown stacked in the vertical direction. The present invention is not limited to what is shown, and can be implemented by changing the number of unit packs (D) in various ways to suit the environment in which the present invention is implemented.
가령, 본 발명이 전지 팩이 에너지 저장 장치(energy storage system; ESS)로 구현되는 경우, 단위 전지 팩의 개수를 조절함으로써, 에너지 저장 장치의 다양한 전압대 및/또는 축전 용량을 해당 환경에 맞게 구현할 수 있다. 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 공통된 구조를 가진 하나의 단위 팩을 다양하게 적층시켜, 적층 개수에 따라 다양한 전압대 및/또는 축전 용량의 제품 대응이 가능할 수 있다. 예를 들어, 동일한 단위 팩의 적층 개수를 조절함으로써, 도 20에 도시된 바와 같은 저압대 제품이나, 도 21에 도시된 바와 같은 고압대 제품의 구현이 모두 가능할 수 있다. 따라서, 특정 전압대의 규격으로만 한정된 제품에 비해, 경제성이나 호환성 등이 향상될 수 있다. 또한, 이러한 실시 구성에 의해, 적층 개수에 따라 다양한 용량의 제품을 구현할 수도 있다.For example, when the present invention is implemented as a battery pack as an energy storage system (ESS), various voltage bands and/or storage capacities of the energy storage device can be implemented to suit the environment by adjusting the number of unit battery packs. You can. According to this implementation configuration of the present invention, one unit pack having a common structure can be stacked in various ways, enabling products with various voltage bands and/or storage capacities depending on the number of stacks. For example, by adjusting the number of stacks of the same unit pack, it may be possible to implement both a low-pressure band product as shown in FIG. 20 and a high-pressure band product as shown in FIG. 21. Therefore, compared to products limited to specifications of a specific voltage band, economic efficiency and compatibility can be improved. Additionally, with this implementation configuration, products with various capacities can be implemented depending on the number of stacks.
다시 말하면, 적층되는 단위 팩 간에 직렬로 연결되면 적층 개수에 따라 다양한 전압대의 제품으로 구현할 수 있다. 또한, 적층되는 단위 팩 간에 병렬로 연결되면 다양한 적층 개수에 따라 다양한 용량(축전용량)의 제품으로 구현할 수 있다. In other words, if stacked unit packs are connected in series, products with various voltage bands can be implemented depending on the number of stacks. In addition, when stacked unit packs are connected in parallel, products with various capacities (storage capacity) can be implemented depending on the number of stacks.
특히, 각각의 단위 팩(D)은, 내부에 셀 모듈 어셈블리(100)를 구비할 수 있다. 또한, 각각의 단위 팩(D)은, 상술한 바와 같이, 적층 시에 각각의 셀 모듈 어셈블리(100)를 서로 전기적으로 연결할 수 있도록 커넥터(610)를 포함한다. 특히, 이러한 커넥터(610)는, 각 단위 팩(D)의 상하 적층으로 인해, 서로 결합되도록 구성될 수 있다.In particular, each unit pack D may have a cell module assembly 100 therein. Additionally, as described above, each unit pack D includes a connector 610 so that each cell module assembly 100 can be electrically connected to each other when stacked. In particular, these connectors 610 may be configured to be coupled to each other due to the vertical stacking of each unit pack D.
더욱이, 상기 실시 구성에서, 각각의 단위 팩(D)에는 셀 모듈 어셈블리(100)와 함께 소화 탱크(400)가 수납될 수 있다. 즉, 각각의 단위 팩(D)은, 상술한 바와 같이, 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부에 소화 탱크(400)를 포함한다. 복수 개로 적층된 전지 팩들은, 상부에서 하부 방향으로, 소화 탱크(400) - 셀 모듈 어셈블리(100) - 소화 탱크(400) - 셀 모듈 어셈블리(100)의 적층 구조를 가진다. 이러한 구조를 갖는 본 발명의 적층식 전지 팩은, 다양한 전압대 및/또는 축전 용량을 증가시키기 위하여 셀 모듈 어셈블리(100)의 개수를 증가시켜(확장하여) 전지 팩을 구성할 수 있으면서도, 셀 모듈 어셈블리(100)의 화재 등의 열적 이벤트 등에도 안전하게 대비할 수 있도록 하였다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 전지 팩의 안전성이 더욱 향상될 수 있다.Furthermore, in the above-mentioned configuration, each unit pack D may contain a fire extinguishing tank 400 along with a cell module assembly 100. That is, each unit pack D includes a fire extinguishing tank 400 at the top of the cell module assembly 100, as described above. The plurality of stacked battery packs, from top to bottom, have a stacked structure of fire extinguishing tank 400 - cell module assembly 100 - fire fighting tank 400 - cell module assembly 100. The stacked battery pack of the present invention having this structure can construct a battery pack by increasing (expanding) the number of cell module assemblies 100 to increase various voltage bands and/or storage capacity. It was designed to safely prepare for thermal events such as fire in the assembly 100. Therefore, according to this implementation configuration of the present invention, the safety of the battery pack can be further improved.
상하로 적층된 전지 팩(팩 케이스(300)) 간의 결합 방식의 또 다른 예시로서, 다시, 도 19를 참조하면 다음과 같다. 팩 케이스(300)의 측벽부의 상단에는, 결합용 단차부(C1)와 같이, 내측 방향으로 오목하게 형성된 단차가 존재할 수 있다. 이를테면 팩 케이스(300)의 측벽부의 두께가 얇은 부분이 된다. 또한, 도 19에는 도시되어 있지 않으나, 팩 케이스(300)의 바닥부에는, 이러한 측벽부의 결합용 단차부(C1)가 삽입되도록 결합용 오목부가 형성될 수 있다. 즉, 팩 케이스(300)는, 서로 다른 팩 케이스(300)를 상하 방향으로 적층할 때, 하층 팩 케이스(300)의 측벽부 상단에 형성된 결합용 단차부(C1)가, 상층 팩 케이스(300)의 바닥부에 형성된 결합용 오목부에 삽입되도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 복수 개의 팩 케이스(300)가 상하 방향으로 적층되어 결합될 때, 팩 케이스(300)의 외부면이 전체적으로 편평하게 된 형상을 가질 수 있다. As another example of a coupling method between battery packs (pack case 300) stacked up and down, referring again to FIG. 19, it is as follows. At the top of the side wall portion of the pack case 300, there may be a step formed concavely inward, such as a step portion C1 for coupling. For example, the side wall of the pack case 300 becomes thin. In addition, although not shown in FIG. 19, a coupling recess may be formed in the bottom of the pack case 300 so that the coupling step C1 of the side wall part can be inserted. That is, when the pack case 300 stacks different pack cases 300 in the vertical direction, the coupling step C1 formed at the top of the side wall of the lower pack case 300 is formed on the upper pack case 300. ) may be configured to be inserted into a coupling recess formed at the bottom of the. Accordingly, when the plurality of pack cases 300 are stacked and combined in the vertical direction, the outer surface of the pack case 300 may have an overall flat shape.
한편, 상하로 적층된 전지 팩들 간의 체결 구조에 관한 결합 방식은 도 19 및/또는 도 8에 도시된 바에 한정되지 않고, 기타 다양한 결합 방식들을 변형, 변경하여 본 발명에 적용할 수 있다.Meanwhile, the coupling method for the fastening structure between the battery packs stacked up and down is not limited to that shown in FIG. 19 and/or FIG. 8, and various other coupling methods can be modified or changed and applied to the present invention.
또한, 본 발명의 전지 팩들은 전지 관리 시스템(BMS, 미도시)에 연결될 수 있다. 전지 관리 시스템은 전지 팩(들)을 모니터링하고 관리한다. 전지 관리 시스템은 상하로 적층된 전지 팩들의 최상층에 위치할 수 있다. 그러나, 전지 관리 시스템의 위치는 상술한 바에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 방식이나 환경 들에 맞게 다양하게 변형, 변경 가능하다.Additionally, the battery packs of the present invention can be connected to a battery management system (BMS, not shown). The battery management system monitors and manages the battery pack(s). The battery management system may be located on the top layer of battery packs stacked top and bottom. However, the location of the battery management system is not limited to the above, and can be modified and changed in various ways to suit the method or environment in which the present invention is implemented.
본 발명에 따른 전지 팩은, 상술한 구성요소 이외에, 전지 팩에 포함되는 다른 다양한 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전지 팩은, 전지 관리 시스템(BMS)이나 릴레이, 퓨즈, 전류 센서 등 전지 팩의 충방전을 제어 또는 관리하기 위한 여러 전장품을 포함할 수 있다.The battery pack according to the present invention may further include various other components included in the battery pack, in addition to the components described above. For example, the battery pack according to the present invention may include various electrical components for controlling or managing charging and discharging of the battery pack, such as a battery management system (BMS), relays, fuses, and current sensors.
본 발명에 따른 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)는, 상술한 본 발명에 따른 전지 팩을 하나 이상 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 에너지 저장 장치는, 이러한 전지 팩 이외에, 에너지 저장 장치에 포함되는 일반적인 구성요소를 더 포함할 수 있다.An energy storage system (ESS) according to the present invention includes one or more battery packs according to the present invention described above. In addition, the energy storage device according to the present invention may further include general components included in energy storage devices in addition to the battery pack.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용될 수 있으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다. Meanwhile, in this specification, terms indicating directions such as up, down, left, and right may be used, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer. It is obvious to those skilled in the art of the invention.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims to be described.
100: 셀 모듈 어셈블리
110: 전지 셀
120: 엔드 플레이트
130: 버스바 하우징
140: 스트랩
200: 차단 부재
210: 지지 플레이트
220: 스웰링 패드
230: 관통공
300: 팩 케이스
300a: 하부 케이스
300b: 상부 케이스
310: 보조 케이스
310: 개구부
320: 벤팅구
330: 경사부
340: 제1 배수로
350: 제2 배수로
360: 배수구
360a: 열팽창 부재
360b: 열팽창 부재 결합부
370: 커넥터 통공부
380: 구획벽
400: 소화 탱크
410: 하부 탱크
411: 베이스판
411a: 취약부
412: 측벽
420: 상부 커버
430: 주입구
500: 외부 커버
600: 전기적 연결 유닛
610: 커넥터100: Cell module assembly
110: battery cell
120: end plate
130: Busbar housing
140: Strap
200: blocking member
210: support plate
220: swelling pad
230: Through hole
300: pack case
300a: lower case
300b: upper case
310: Auxiliary case
310: opening
320: Bentingu
330: inclined portion
340: first drainage channel
350: Second drainage channel
360: drain
360a: absence of thermal expansion
360b: thermal expansion member coupling portion
370: Connector through hole
380: partition wall
400: fire extinguishing tank
410: lower tank
411: base plate
411a: vulnerable part
412: side wall
420: Top cover
430: Inlet
500: outer cover
600: Electrical connection unit
610: connector
Claims (17)
상기 셀 모듈 어셈블리를 내부 공간에 수납하는 팩 케이스; 및
상기 전지 셀의 열적 이벤트 발생 시 상기 팩 케이스 내부로 소화제를 공급하여 상기 전지 셀을 소화할 수 있는 소화 유닛을 포함하고,
상기 팩 케이스는 상기 팩 케이스의 바닥면의 길이 방향의 가장자리 및 폭 방향의 가장자리 중 적어도 하나에 적어도 하나의 배수구를 포함하고,
상기 배수구는 소정 온도 이상에서 부피가 팽창되어 상기 배수구를 밀폐하도록 된 열팽창 부재를 포함하는, 전지 팩.
A cell module assembly including a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked;
a pack case storing the cell module assembly in an internal space; and
A fire extinguishing unit capable of extinguishing the battery cell by supplying a fire extinguishing agent into the pack case when a thermal event of the battery cell occurs,
The pack case includes at least one drain on at least one of a longitudinal edge and a widthwise edge of the bottom surface of the pack case,
The battery pack, wherein the drain hole includes a thermal expansion member whose volume expands above a predetermined temperature to seal the drain hole.
상기 열팽창 부재는 상기 배수구의 내부면으로부터 소정 거리 이격되어 배치되고,
상기 열팽창 부재를 고정하도록 상기 배수구의 단면을 가로질러 배치되는 열팽창 부재 결합부를 추가로 포함하는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The thermal expansion member is disposed at a predetermined distance from the inner surface of the drain,
The battery pack further comprising a thermal expansion member coupling portion disposed across a cross section of the drain to secure the thermal expansion member.
상기 열팽창 부재의 적어도 일단부에 홈을 구비하고,
상기 열팽창 부재 결합부는 바(bar) 형상이고,
상기 열팽창 부재의 홈에 상기 열팽창 부재 결합부가 고정 결합되는, 전지 팩.
According to paragraph 2,
A groove is provided on at least one end of the thermal expansion member,
The thermal expansion member coupling portion is bar-shaped,
A battery pack in which the thermal expansion member coupling portion is fixedly coupled to the groove of the thermal expansion member.
상기 열팽창 부재 결합부는 상기 배수구의 입구 및 출구 중 적어도 하나에 배치되는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The battery pack, wherein the thermal expansion member coupling portion is disposed at at least one of an inlet and an outlet of the drain.
상기 열팽창 부재는 상기 배수구의 경로를 따라 배치되는 핀(pin) 형상을 가지는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The thermal expansion member is a battery pack having a pin shape disposed along the path of the drain.
상기 열팽창 부재와 상기 배수구의 내부면은 동축으로 배치되는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The battery pack, wherein the thermal expansion member and the inner surface of the drain hole are coaxially arranged.
상기 열팽창 부재는 상기 배수구의 내부면의 적어도 일부에 접하여 둘러싸는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The battery pack, wherein the thermal expansion member contacts and surrounds at least a portion of the inner surface of the drain hole.
상기 열팽창부재는 폴리머 재질로 이루어진, 전지 팩.
According to paragraph 1,
A battery pack in which the thermal expansion member is made of a polymer material.
상기 열팽창부재는 PDMS(Poly-Di-Methyl-Siloxane), 폴리비닐아세테이트, 폴리스티렌, 부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트로, 및 이들의 조합 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인, 전지 팩.
According to clause 8,
The thermal expansion member is PDMS (Poly-Di-Methyl-Siloxane), polyvinyl acetate, polystyrene, butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate. A battery pack that is any one selected from the group consisting of latex, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, and combinations thereof.
상기 열팽창 부재는 상기 열팽창 부재의 내부에 상기 열팽창 부재의 길이 방향을 따라 위치한 내열성 소재의 심을 포함하는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The thermal expansion member is a battery pack including a core of a heat-resistant material located inside the thermal expansion member along the longitudinal direction of the thermal expansion member.
상기 소화 유닛은 상기 셀 모듈 어셈블리의 위에 위치하여 상기 팩 케이스를 커버하는 소화 탱크인, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The battery pack wherein the fire extinguishing unit is a fire extinguishing tank located above the cell module assembly and covering the pack case.
상기 소화제는 액체 상태의 소화제인, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The fire extinguishing agent is a liquid fire extinguishing agent, a battery pack.
상기 전지 팩은 복수 개로 구비되고,
상기 복수 개의 전지 팩들 간에 서로 기계적 연결 또는 전기적 연결로 결합되는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The battery pack is provided in plural pieces,
A battery pack in which the plurality of battery packs are connected to each other through mechanical or electrical connection.
상기 복수 개의 전지 팩들은 상하 방향으로 적층이 가능한, 전지 팩.
According to clause 13,
A battery pack in which the plurality of battery packs can be stacked in a vertical direction.
상기 복수 개의 전지 팩들의 전압대가 다양하게 구현되도록, 상기 복수 개의 전지 팩들 간의 전기적 연결은 직렬로 연결되는, 전지 팩.
According to clause 13,
A battery pack in which the electrical connection between the plurality of battery packs is connected in series so that the voltage ranges of the plurality of battery packs are implemented in various ways.
상기 복수 개의 전지 팩들의 축전용량이 다양하게 구현되도록, 상기 복수 개의 전지 팩들 간의 전기적 연결은 병렬로 연결되는, 전지 팩.
According to clause 13,
A battery pack in which electrical connections between the plurality of battery packs are connected in parallel so that the storage capacity of the plurality of battery packs can be implemented in various ways.
An energy storage device comprising the battery pack according to claim 1.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240097568A true KR20240097568A (en) | 2024-06-27 |
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