KR20240097569A - Battery pack with improved safety - 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; 및 상기 셀 모듈 어셈블리를 내부에 수납하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는: 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들과의 결합이 용이하도록 수형의 가이드 부재 및 암형의 가이드 부재의 쌍을 포함하고, 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 하나의 수형의 가이드 부재는 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 다른 하나의 암형의 가이드 부재에 결합된다.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; and a pack case for storing the cell module assembly therein, wherein the pack case includes: a pair of a male guide member and a female guide member to facilitate coupling with two adjacent battery packs, A male guide member of one of the two neighboring battery packs is coupled to a female guide member of the other of the two neighboring battery packs.
Description
본 발명은 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 전지 팩 간의 적층을 용이하게 하고, 적층된 전지 팩 간의 결합을 강화할 수 있도록 구성된 전지 팩 등에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more specifically, to a battery pack configured to facilitate stacking of a plurality of battery packs and to strengthen the bond between the stacked battery packs.
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 충방전이 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.
이러한 가정용 전지 팩을 비롯한 다양한 전지 팩에는, 용량 및/또는 출력 증대를 위해, 복수 개의 전지 셀(이차 전지)이 포함된다. 특히, 전지 팩의 에너지 밀도를 높이기 위해, 복수 개의 전지 셀은 매우 좁은 공간에 밀집된 상태로 배치되는 경우가 많다. Various battery packs, including these household battery packs, include a plurality of battery cells (secondary batteries) to increase capacity and/or output. In particular, in order to increase the energy density of the battery pack, a plurality of battery cells are often arranged densely in a very narrow space.
이러한 전지 팩 구성에 있어서, 대표적으로 중요한 문제 중 하나는 안전성이다. 특히, 전지 팩에 포함된 복수 개의 전지 셀 중, 어느 하나의 전지 셀에서 열적 이벤트가 발생한 경우, 이러한 이벤트는 다른 전지 셀로 전파(propagation)되는 것이 억제될 필요가 있다. 만일, 전지 셀 간 열적 전파가 제대로 억제되지 못하면, 이는 전지 팩에 포함된 여러 전지 셀의 열적 이벤트를 일으키게 되어, 전지 팩의 발화나 폭발 등, 보다 큰 문제를 야기할 수 있다. 더욱이, 전지 팩에서 발생한 발화나 폭발은, 주변의 인명이나 재산 상 큰 피해를 입힐 수 있다. 특히, 주택용 전지 팩의 경우, 발화나 폭발이 발생하게 되면, 주택에 거주하는 사람의 안전을 해칠 수 있고, 주택의 화재로 확산되어 더욱 큰 피해를 발생시킬 수 있다.In constructing such a battery pack, one of the most important issues is safety. In particular, when a thermal event occurs in one of the plurality of battery cells included in the battery pack, propagation of this event to other battery cells needs to be suppressed. If thermal propagation between battery cells is not properly suppressed, this may cause thermal events in multiple battery cells included in the battery pack, causing larger problems such as ignition or explosion of the battery pack. Furthermore, ignition or explosion occurring in the battery pack can cause significant damage to people or property in the surrounding area. In particular, in the case of a residential battery pack, if ignition or explosion occurs, the safety of people living in the house may be compromised and the fire may spread to the house, causing further damage.
따라서, 본 발명은 복수 개의 전지 팩 간의 적층을 용이하게 하고, 적층된 전지 팩 간의 결합을 강화하도록 구조가 개선된 전지 팩 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a battery pack with an improved structure to facilitate stacking of a plurality of battery packs and to strengthen the bond between the stacked battery packs.
또한, 전지 팩 내부에서 발생된 열적 이벤트를 적절하게 제어하면서도 외부로부터의 물리적 충격에도 안정성을 확보할 수 있도록 구조가 개선된 전지 팩 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a battery pack with an improved structure so as to properly control thermal events occurring inside the battery pack and ensure stability even against physical shock from the outside.
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; 및 상기 셀 모듈 어셈블리를 내부에 수납하는 팩 케이스를 포함하고, 상기 팩 케이스는: 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들과의 결합이 용이하도록 수형의 가이드 부재 및 암형의 가이드 부재의 쌍을 포함하고, 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 하나의 수형의 가이드 부재는 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 다른 하나의 암형의 가이드 부재에 결합될 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; and a pack case for storing the cell module assembly therein, wherein the pack case includes: a pair of a male guide member and a female guide member to facilitate coupling with two adjacent battery packs, A male guide member of one of the two neighboring battery packs may be coupled to a female guide member of the other of the two neighboring battery packs.
상기 수형의 가이드 부재는 상기 팩 케이스의 상단부로부터 상부 방향으로 돌출된 판 형상이고, 상기 암형의 가이드 부재는 상기 팩 케이스의 하단부에 마련되고, 상기 수형의 가이드 부재가 수용될 수 있도록 노치부, 개구부, 또는 오목부 형상을 가질 수 있다.The male guide member has a plate shape that protrudes upward from the upper end of the pack case, and the female guide member is provided at the lower end of the pack case, and has a notch and an opening so that the male guide member can be accommodated. , or may have a concave shape.
상기 수형의 가이드 부재의 상단부 양쪽은 모따기된 형상을 가질 수 있다. 상기 전지 팩의 적어도 일면에 상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재의 쌍이 구비될 수 있다.Both upper ends of the male guide member may have a chamfered shape. A pair of the male guide member and the female guide member may be provided on at least one surface of the battery pack.
상기 전지 팩의 서로 마주보는 양 측면의 각각에 상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재의 쌍이 각각 구비될 수 있다.A pair of the male guide member and the female guide member may be provided on each of two opposing sides of the battery pack.
상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재 각각의 너비는, 상기 팩 케이스의 일면으로서 상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재가 구비된 상기 일면의 너비보다 작을 수 있다.The width of each of the male guide member and the female guide member may be smaller than the width of one side of the pack case on which the male guide member and the female guide member are provided.
상기 팩 케이스는: 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들을 서로 체결하도록 수형의 체결 부재 및 암형의 체결 부재의 쌍을 추가로 포함하고, 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 하나의 수형의 체결 부재는 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 다른 하나의 암형의 체결 부재에 결합될 수 있다.The pack case further includes a pair of a male fastening member and a female fastening member to fasten two neighboring battery packs to each other, and the male fastening member of one of the two neighboring battery packs is It can be coupled to the female fastening member of the other one of the two neighboring battery packs.
상기 수형의 체결 부재는 상기 팩 케이스의 상단부로부터 상부 방향으로 돌출되고, 상기 암형의 체결 부재는 상기 팩 케이스의 하단부에 마련되고, 상기 수형의 체결 부재가 수용되도록 노치부, 개구부, 또는 오목부 형상을 가질 수 있다.The male fastening member protrudes upward from the upper end of the pack case, and the female fastening member is provided at the lower end of the pack case, and has a notch, opening, or concave shape to accommodate the male fastening member. You can have
상기 수형의 체결 부재는 걸림 쇠를 포함하고, 상기 암형의 체결 부재는 개구부 형상의 걸림 고리를 포함하고, 상기 수형의 체결 부재의 걸림 쇠가 상기 암형의 체결 부재의 걸림 고리에 걸림 결합될 수 있다.The male fastening member includes a locking member, the female fastening member includes a locking ring in the shape of an opening, and the locking member of the male fastening member may be engaged with the locking ring of the female fastening member. .
상기 셀 모듈 어셈블리의 위에 위치하여 상기 팩 케이스의 상면을 커버하는 소화 탱크를 추가로 포함하고, 상기 소화 탱크는: 소화제를 수용하는 내부 공간; 및 상기 소화 탱크의 베이스판의 두께가 상대적으로 얇게 형성된 부분으로서, 상기 전지 셀의 열적 이벤트에 의해 용융되어 개구되는 복수 개의 취약부들을 포함할 수 있다.It further includes a fire extinguishing tank located above the cell module assembly and covering the upper surface of the pack case, wherein the fire extinguishing tank includes: an internal space for accommodating a fire extinguishing agent; and a portion of the base plate of the fire extinguishing tank having a relatively thin thickness, and may include a plurality of vulnerable portions that are melted and opened by a thermal event of the battery cell.
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, 열적 안전성 및 기계적 안정성이 향상된 전지 팩이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a battery pack with improved thermal and mechanical stability can be provided.
특히, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전지 팩 내부에서 열적 이벤트가 발생하더라도, 이러한 열적 이벤트가 신속하게 제어될 수 있다.In particular, according to one embodiment of the present invention, even if a thermal event occurs inside the battery pack, this thermal event can be quickly controlled.
더욱이, 전지 팩에 포함된 복수 개의 전지 셀 중, 일부 전지 셀에서 열 폭주나 발화 등의 이슈가 발생한 경우, 이러한 이슈가 다른 모듈로 전이되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.Furthermore, if an issue such as thermal runaway or ignition occurs in some of the battery cells among the plurality of battery cells included in the battery pack, such issues can be effectively prevented from being transferred to other modules.
특히, 본 발명의 일 실시 구성에 의하면, 소화제를 투입하기 위한 새로운 부품의 추가가 필요하지 않으므로, 제조성과 경제성이 우수한 전지 팩이 제공될 수 있다. In particular, according to one embodiment of the present invention, there is no need to add new parts for introducing a fire extinguishing agent, so a battery pack with excellent manufacturability and economic efficiency can be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 특별한 방수 방진 구조에 대한 설계 등이 불필요하다.Additionally, according to one aspect of the present invention, there is no need to design a special waterproof and dustproof structure.
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 9는 도 8의 팩 케이스의 상면도이다.
도 10은 도 8의 팩 케이스의 하면도이다.
도 11은 도 8의 팩 케이스를 복수 개로 구비하여 상하 방향으로 적층하는 경우를 도시한다.
도 12 내지 도 14는 각각 도 11의 부분 확대도이다.
도 15는 도 8의 셀 모듈 어셈블리를 팩 케이스에 수납하는 경우를 설명하는 도면이다.
도 16는 도 5의 전지 팩에 포함되는 소화 탱크의 사시도이다.
도 17은 도 16의 소화 탱크의 사시 단면도이다.
도 18은 도 5의 전지 팩에 포함되는 외부 커버의 사시도이다.
도 19는 전지 팩의 전기적 연결을 위한 구성요소인 전기적 연결 유닛의 사시도이다.
도 20은, 도 5 내지 도 19를 참조하여 상술한 전지 팩의 각 구성요소들을 모두 결합한 전지 팩의 사시도이다.
도 21은, 도 1 내지 도 2O의 전지 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 22 및 도 23은, 도 21에 도시된 팩 케이스가 서로 다른 개수로 적층된 실시형태를 도시한 도면이다The 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.
Figure 9 is a top view of the pack case of Figure 8.
Figure 10 is a bottom view of the pack case of Figure 8.
FIG. 11 shows a case where a plurality of pack cases of FIG. 8 are provided and stacked in the vertical direction.
Figures 12 to 14 are partial enlarged views of Figure 11, respectively.
FIG. 15 is a diagram illustrating a case where the cell module assembly of FIG. 8 is stored in a 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.
Figure 18 is a perspective view of the external cover included in the battery pack of Figure 5.
Figure 19 is a perspective view of an electrical connection unit, which is a component for electrical connection of a battery pack.
FIG. 20 is a perspective view of a battery pack in which all components of the battery pack described above with reference to FIGS. 5 to 19 are combined.
FIG. 21 is a perspective view schematically showing the battery pack of FIGS. 1 to 2O.
Figures 22 and 23 are diagrams showing an embodiment in which the pack cases shown in Figure 21 are stacked in different numbers.
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
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 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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. 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.There may be a plurality of
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
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
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
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
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
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)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the battery pack includes a cell module assembly 100, a blocking member 200, a pack case 300, a
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 an array 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
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 9는 도 8의 팩 케이스(300)의 상면도이다. 도 10은 도 8의 팩 케이스(300)의 하면도이다. 도 11은 도 8의 팩 케이스(300)를 복수 개로 구비하여 상하 방향으로 적층하는 경우를 도시한다. 도 11에서 화살표는 전지 팩이 적층되는 것을 의미한다. 도 12 내지 도 14는 각각 도 11의 B1 내지 B3의 부분 확대도이다. Figure 8 is a perspective view of the pack case 300 included in the battery pack of Figure 5. FIG. 9 is a top view of the pack case 300 of FIG. 8. FIG. 10 is a bottom view of the pack case 300 of FIG. 8. FIG. 11 shows a case where a plurality of pack cases 300 of FIG. 8 are provided and stacked in the vertical direction. In Figure 11, arrows indicate that battery packs are stacked. Figures 12 to 14 are partial enlarged views of B1 to B3 in Figure 11, respectively.
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.
도 9에 도시된 바와 같이, 팩 케이스(300)의 내부에 구획벽(380)을 기준으로 크게 두 개의 수납 공간이 있다. 하나는, 셀 모듈 어셈블리(100)가 수납되는 공간(S1)이고, 다른 하나는 전지 팩의 전기적 구성요소인 전기적 연결 유닛(600)이 수납되는 공간(S2)이다. 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. 상하로 적층된 전지 팩들 간 및 전지 팩과 전지 관리 시스템(battery management system, BMS) 간에, 커넥터(610)로 전기적으로 연결이 된다. 커넥터(610)에 관하여는 상세히 후술하는 바를 참조한다.As shown in FIG. 9, there are two large storage spaces inside the pack case 300 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 the electrical connection unit 600, which is an electrical component of the battery pack, is stored. 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. The battery packs stacked vertically and between the battery packs and the battery management system (BMS) are electrically connected through a connector 610. Regarding the connector 610, refer to what will be described in detail later.
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 공간에 형성된 벤팅 유로를 통하여 이동한 다음, 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. The venting gas discharged from the venting port 320 may move through the venting passage formed in the space between the pack case 300 and the outer cover 500 (see FIG. 5) and then be discharged to the outside of the outer cover 500. there is.
이 때, 팩 케이스(300)의 외부면에는 외부면으로부터 바깥쪽으로 돌출되어연장된 구조의 격벽(330)들이 구비될 수 있다.At this time, the outer surface of the pack case 300 may be provided with partition walls 330 that protrude and extend outward from the outer surface.
격벽(330)으로 인하여, 벤팅 가스의 벤팅 유로에서의 이동 거리가 증가되고, 벤팅 가스에 포함된 화염은 격벽(330)에 부딪히면서 자연 소멸된다. 그에 따라, 벤팅 가스에 포함된 화염은 외부 커버(500) 외부로는 배출되지 않는다. Due to the partition wall 330, the moving distance of the venting gas in the venting passage increases, and the flame contained in the venting gas is naturally extinguished when it hits the partition wall 330. Accordingly, the flame contained in the venting gas is not discharged outside the outer cover 500.
격벽(330)들은 팩 케이스(300)의 외부면 상에 적어도 일 방향으로 형성된다. 도 8의 실시예에서는 격벽(330)들이 상하방향(세로 방향)으로 및 가로 방향으로 각각 형성되어 교차하는 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 격벽(330)들이 벤팅 가스의 이동 경로와 교차하도록 형성된 것이면 충분하다. Partition walls 330 are formed on the outer surface of the pack case 300 in at least one direction. In the embodiment of FIG. 8, the partition walls 330 are formed in the vertical direction and the horizontal direction and intersect each other. However, the present invention is not limited to this, and the partition walls 330 are used to move the venting gas. Anything formed to intersect the path is sufficient.
격벽(330)으로 인하여, 팩 케이스(300)의 강성도 보강할 수 있다.Due to the partition wall 330, the rigidity of the pack case 300 can also be strengthened.
한편, 팩 케이스(300)는 적어도 하나의 가이드 부재(340)를 구비한다. 가이드 부재(340)는 복수 개의 전지 팩이 상하 방향으로 적층될 때에 서로 이웃하는 전지 팩들 간의 적층을 용이하게 하는 한편, 서로 이웃하는 전지 팩들(상하로 적층된 전지 팩들) 간에 정렬되도록 하여 정렬이 틀어지지 않도록 한다. Meanwhile, the pack case 300 includes at least one guide member 340. When a plurality of battery packs are stacked in the vertical direction, the guide member 340 facilitates stacking between neighboring battery packs, while aligning neighboring battery packs (battery packs stacked vertically) to prevent alignment. Make sure not to lose.
가이드 부재(340)는 제1 가이드 부재(340a)와 제2 가이드 부재(340b)를 포함한다. 제1 가이드 부재(340a)는 팩 케이스(300)의 상단부에 배치될 수 있고, 제2 가이드 부재(340b)는 팩 케이스(300)의 하단부에 배치될 수 있다. 그에 따라, 복수 개의 전지 팩들을 상하 방향으로 적층할 때에 적층이 용이하도록 하고, 적층된 전지 팩들 간의 결합을 강화한다.The guide member 340 includes a first guide member 340a and a second guide member 340b. The first guide member 340a may be placed at the upper end of the pack case 300, and the second guide member 340b may be placed at the lower end of the pack case 300. Accordingly, when stacking a plurality of battery packs in the vertical direction, stacking is facilitated and bonding between the stacked battery packs is strengthened.
제1 가이드 부재(340a)는 수형의 가이드 부재로서, 팩 케이스(300)의 상단부 측에서 상부 방향으로 돌출된 판 형상일 수 있다. 또한, 수형의 제1 가이드 부재(340a)는 예를 들어 전체적으로는 사각형이되 상단부의 양쪽 모퉁이가 모따기된 형상으로 되어 전지 팩들 간 적층을 더욱 용이하도록 할 수 있다. 즉, 하나의 전지 팩 당 복수 개의 전지 셀들을 수납하므로 전지 팩은 상당량의 무게를 가지는데, 수형의 제1 가이드 부재(340a)가 모따기된 형상을 가지므로, 전지 팩들을 상하로 적층하는 데에 보다 용이하도록 한다. The first guide member 340a is a male guide member and may have a plate shape that protrudes upward from the upper end of the pack case 300. In addition, the male first guide member 340a may, for example, have an overall rectangular shape with both corners of the upper end chamfered to facilitate stacking of battery packs. That is, since a plurality of battery cells are stored per battery pack, the battery pack has a considerable amount of weight. Since the male first guide member 340a has a chamfered shape, it is used to stack the battery packs vertically. Make it easier.
또한, 수형의 제1 가이드 부재(340a)는 돌출된 판 형상으로 되어, 판 형상의 제1 가이드 부재(340a)의 내부면에 상부에 적층된 전지 팩의 암형의 가이드 부재인 제2 가이드 부재(340b)에 결합된 후 상부에 적층된 전지 팩의 외부면이 접촉 가능할 수 있다. 그에 따라 제1 가이드 부재(340a)로써 상부에 적층된 전지 팩의 외부면을 지지하여 적층된 전지 팩의 정렬이 흐트러지지 않도록 할 수 있다. In addition, the male first guide member 340a has a protruding plate shape, and a second guide member, which is a female guide member of the battery pack stacked on top of the inner surface of the plate-shaped first guide member 340a ( After being coupled to 340b), the outer surface of the battery pack stacked on top may be contactable. Accordingly, the outer surface of the battery packs stacked on top can be supported using the first guide member 340a to prevent the alignment of the stacked battery packs from being disturbed.
암형의 제2 가이드 부재(340b)는 도 12에 도시된 바와 같이 수형의 제1 가이드 부재(340a)가 통과하는 개구부 형상일 수도 있다. 또는, 도 13에 도시된 바와 노치부 형상일 수 있다. 이 때, 노치부 형상의 암형의 제2 가이드 부재(340b) 내에 수형의 제1 가이드 부재(340a)가 들어 맞도록 결합된다. 또는, 수형의 제1 가이드 부재(340a)를 전체적으로 감싸는 형상의 오목부 형상(미도시)일 수도 있다. 하부에 적층된 팩 케이스(300)의 수형의 제1 가이드 부재(340a)는 상부에 적층된 팩 케이스(300)의 암형의 제2 가이드 부재(340b)에 결합된다.The female second guide member 340b may be shaped like an opening through which the male first guide member 340a passes, as shown in FIG. 12 . Alternatively, it may have a notch shape as shown in FIG. 13. At this time, the male first guide member 340a is fitted into the notch-shaped female second guide member 340b. Alternatively, it may be a concave shape (not shown) that entirely surrounds the male first guide member 340a. The male first guide member 340a of the pack cases 300 stacked at the bottom is coupled to the female second guide member 340b of the pack cases 300 stacked at the top.
수형의 제1 가이드 부재(340a) 및 암형의 제2 가이드 부재(340b)의 각각의 치수(너비)는, 팩 케이스(300)의 일면으로서 수형의 제1 가이드 부재(340a) 및 암형의 제2 가이드 부재(340b)가 구비된 일면의 치수(너비)보다 작을 수 있다. The respective dimensions (widths) of the male first guide member 340a and the female second guide member 340b are determined by the male first guide member 340a and the female second guide member 340a as one surface of the pack case 300. It may be smaller than the dimension (width) of one surface provided with the guide member 340b.
또한, 팩 케이스(300)는 적어도 하나의 체결 부재(350)를 구비한다. 체결 부재(350)는 복수 개의 전지 팩이 상하 방향으로 적층될 때에, 적층된 전지 팩들 간의 체결을 견고하게 한다. Additionally, the pack case 300 includes at least one fastening member 350. When a plurality of battery packs are stacked in the vertical direction, the fastening member 350 strengthens the fastening between the stacked battery packs.
체결 부재(350)는 제1 체결 부재(350a)와 제2 체결 부재(350b)를 포함한다. 제1 체결 부재(350a)는 팩 케이스(300)의 상부 측에 배치될 수 있고, 제2 체결 부재(350b)는 팩 케이스(300)의 하부 측에 배치될 수 있다. 그에 따라, 하층에 적층된 전지 팩의 제1 체결 부재(350a)와 상층에 적층된 전지 팩의 제2 체결 부재(350b)가 서로 체결되어, 상하로 적층된 전지 팩들 간의 체결을 견고하게 한다. The fastening member 350 includes a first fastening member 350a and a second fastening member 350b. The first fastening member 350a may be placed on the upper side of the pack case 300, and the second fastening member 350b may be placed on the lower side of the pack case 300. Accordingly, the first fastening member 350a of the battery pack stacked on the lower layer and the second fastening member 350b of the battery pack stacked on the upper layer are fastened to each other, thereby strengthening the fastening between the battery packs stacked vertically.
도 14는 체결 부재(350)의 일 예시를 확대하여 도시한다. 제1 체결 부재(350a)는 수형의 체결 부재로서, 팩 케이스(300)의 외부면으로부터 돌출된 형상을 가지는 돌출부를 포함하고, 제2 체결 부재(350b)는 암형의 체결 부재로서, 노치부 형상을 가진다. 즉, 노치부 형상의 암형의 체결 부재인 제2 체결 부재(350b)에 돌출부 형상의 수형의 제1 체결 부재(350a)가 삽입되어 서로 꼭 들어 맞는 형상으로 결합된다. 그러나, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 암형의 제2 체결 부재(350b)는 수형의 제1 체결 부재(350a)가 통과하는 개구부 형상 또는 수형의 제1 체결 부재(350a)의 돌출된 부분을 감싸는 형상의 오목부 형상으로 제작될 수도 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.Figure 14 shows an enlarged example of the fastening member 350. The first fastening member 350a is a male fastening member and includes a protrusion having a shape that protrudes from the outer surface of the pack case 300, and the second fastening member 350b is a female fastening member and has a notch shape. has That is, the first fastening member 350a, a protrusion-shaped male fastening member, is inserted into the second fastening member 350b, which is a notch-shaped female fastening member, and are joined in a shape that fits each other. However, the present invention is not limited to what is shown, and the female second fastening member 350b has the shape of an opening through which the male first fastening member 350a passes or a protruding portion of the male first fastening member 350a. Various modifications and changes are possible, such as being manufactured in a concave shape that surrounds the .
이에 추가로, 수형의 제1 체결 부재(350a) 끝단에는 걸림 쇠(350a-1)를 추가로 포함하고, 암형의 제2 체결 부재(350b)에는 노치부에 인접하여 걸림 고리(350b-1) 기능을 하는 개구부(350b-1)를 추가로 포함한다. 이에 수형의 제1 체결 부재(350a)의 걸림 쇠(350a-1)가 암형의 제2 체결 부재(350b)의 걸림 고리(350b-1)에 걸림 결합되는 구조일 수도 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다른 예로, 제1 체결 부재(350a)와 제2 체결 부재(350b)가 각각 고리형으로 이루어지고, 고리형의 제1 체결 부재(350a)와 고리형의 제2 체결 부재(350b)가 서로 맞물려 체결될 수도 있는 등 다양한 변형, 변경이 가능하다.In addition, the end of the male first fastening member 350a further includes a locking metal 350a-1, and the female second fastening member 350b has a locking ring 350b-1 adjacent to the notch. It additionally includes a functional opening (350b-1). Accordingly, the locking metal 350a-1 of the male first fastening member 350a may be engaged with the locking ring 350b-1 of the female second fastening member 350b. The present invention is not limited to this, and as another example, the first fastening member 350a and the second fastening member 350b each have a ring shape, and the ring-shaped first fastening member 350a and the ring-shaped second fastening member 350b each have a ring shape. Various modifications and changes are possible, such as the fastening members 350b being fastened to each other.
도 8의 실시예에서는, 체결 부재(350)가 팩 케이스(300)의 마주보는 양 측면에 각각 2개소씩 총 4개소가 구비되어, 노치부 형상의 제2 체결 부재(350b)에 돌출부 형상의 제1 체결 부재(350a)가 결합되는 경우를 도시하고 있다. 본 발명은 체결 부재(350)가 결합하는 방식에 관하여 도시된 바에 한정되지 않고, 다양한 방식으로 변형, 변경하여 구현할 수 있다.In the embodiment of FIG. 8, the fastening member 350 is provided at a total of four places, two places each, on both opposing sides of the pack case 300, and has a protrusion-shaped second fastening member 350b in the notch shape. A case in which the first fastening member 350a is coupled is shown. The present invention is not limited to the method shown with respect to the method in which the fastening member 350 is coupled, and may be implemented by modifying or changing the method in various ways.
도 15는 도 8의 셀 모듈 어셈블리(100)를 팩 케이스(300)에 수납하는 경우를 설명하는 도면이다. 도 15에 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.FIG. 15 is a diagram illustrating a case where the cell module assembly 100 of FIG. 8 is stored in the pack case 300. As shown in FIG. 15, 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 16는 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. 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. Figure 16 is a perspective view of the
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
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
한편, 도 16의 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 the embodiment of FIG. 16, the longitudinal direction of the battery cell 110 (e.g., the X-axis direction in the drawing) and the longitudinal direction of the
또한, 도 17를 참조하면, 하부 탱크(410)의 베이스판(411)은 단차를 가진다. 보다 구체적으로는, 베이스판(411)은 크게, 다음과 같이 구분된다. 취약부(411a)가 위치한 부분(A7), 팩 케이스(100)의 스트랩(140)과 맞닿는 부분(A8), 전기적 연결 유닛(600) 쪽에 위치한 부분(A9)으로 이루어진다. 이 중에서, 취약부(411a)가 위치한 부분(A7)의 베이스판(411)의 높이가 가장 낮다. Additionally, referring to FIG. 17, the
하부 탱크(410)의 취약부(411a)가 가능한 한 전지 셀(110)에 가장 인접하게 배치되도록 함으로써, 일부 전지 셀(110)에 과열이나 발화 상황이 발생하였을 때 신속한 초기 진압을 통해, 인접한 배터리 셀들(100)로의 열 또는 화염이 전달에 따른 2차 폭발 등의 위험 상황 발생을 보다 더 효과적으로 미연에 방지할 수 있도록 한다.By ensuring that the
부연하면, 셀 모듈 어셈블리(100)에 관한 도 6에서 도시된 바와 같이, 스트랩(140)이 위치한 부분이나, 버스바 하우징(130)이 위치한 부분(커넥터(610), 퓨즈 등은 버스바 하우징(130)의 외부에 위치) 등으로 인하여, 셀 모듈 어셈블리(100)의 높이가 일정하지 않다. 이에 관계없이 소화 탱크(400)의 하부 탱크(410)의 베이스판(411)의 높이가 전체적으로 일정하다면, 상대적으로 소화 탱크(400)의 베이스판(411)과 셀 모듈 어셈블리(100)의 상부면 사이에 빈 공간이 생기게 된다. 그러한 경우, 온도가 상승한 전지 셀(110)로부터 취약부(411a)로의 열 전달에 빈 공간으로 인한 지장이 발생하여 소화가 그만큼 지연되게 된다. In detail, as shown in FIG. 6 of the cell module assembly 100, the portion where the strap 140 is located or the portion where the busbar housing 130 is located (connector 610, fuse, etc. are located in the busbar housing ( The height of the cell module assembly 100 is not constant due to the location outside the cell module assembly 130). Regardless of this, if the overall height of the
전지 셀(110)의 과열 시, 취약부(411a)가 해당 온도가 상승한 전지 셀(110)에 바로 인접하여 배치되도록 함으로써, 취약부(411a)가 곧바로 파손되어 신속하게 전지 셀(110)을 냉각시킬 수 있고, 소화시킬 수 있다.When the battery cell 110 overheats, the
정리하면, 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.In summary, the lower surface of the
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
한편, 소화 탱크(400)는 커넥터 통공부(440)를 포함한다. 전기적 연결 유닛(600)의 커넥터(610)는 커넥터 통공부(440)를 지나 상기 커넥터(610)가 소화 탱크(400)의 최상부면의 위로 돌출한다. 돌출된 커넥터(610)는 상부에 적층된 커넥터(610)에 전기적으로 연결된다. 즉, 소화 탱크(400)가 팩 케이스(300)의 상부를 커버하고 있더라도, 커넥터 통공부(440)를 통하여, 적층된 전지 팩들 간의 커넥터(610)들 간의 상호 연결이 가능하도록 한다.Meanwhile, the
전지 팩을 위에서 또는 아래에서 볼 때, 소화 탱크(400)의 커넥터 통공부(440)는 팩 케이스(300)의 커넥터 통공부(370)에 대응되는 위치에 구비된다. 즉, 소화 탱크(400)의 커넥터 통공부와 팩 케이스(300)의 커넥터 통공부(370)는 전지 팩의 상하 방향으로 서로 정렬되는 위치에 구비된다. 그에 따라, 도 21 내지 도 23을 참조하여 후술하는 바와 같이, 복수 개의 전지 팩들이 상하로 적층되는 경우에, 상층에 적층된 전지 팩의 팩 케이스(300)의 커넥터 통공부(370)와 하층에 적층된 전지 팩의 소화 탱크(400)의 커넥터 통공부(440)가 서로 대응된다(즉, 개구된 부분들이 서로 연결된다) When the battery pack is viewed from above or below, the connector through hole 440 of the
커넥터 통공부(440)는 소화 탱크(400)를 상하방향으로 관통한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상부 커버(420)만을 관통할 수 있다. 변형 예로서 도 16에 도시되지는 않았지만, 하부 탱크(410)의 베이스판(411)으로부터 상부 커버(420)의 최상부면까지 관통할 수도 있다. 이러한 경우에, 물론 소화제가 커넥터 통공부(440)를 통하여 외부로 유출되지 않도록, 커넥터 통공부(440)도 소화 탱크(400)의 외부면을 형성한다. The connector through hole 440 penetrates the
또한, 커넥터 통공부(440)는 또한, 소화 탱크(400)의 최상부면으로부터 상부 방향으로 돌출된 형상을 가지고, 그에 따라 소화 탱크(400)의 최상부면으로부터 돌출된 커넥터(610)의 측면을 둘러싸는 형상일 수도 있다. 이 때, 돌출된 형상의 커넥터 통공부(440)는 상층에 위치한 상층에 적층된 전지 팩의 팩 케이스(300)의 커넥터 통공부(370) 내로 삽입된다. 그에 따라 상하로 적층된 전지 팩들의 정렬이 서로 어긋나지 않도록 하여, 상하로 적층된 전지 팩들의 커넥터(610)들 간의 전기적 연결이 끊어지지 않고 서로 견고하게 연결될 수 있도록 한다. In addition, the connector through-hole 440 also has a shape that protrudes upward from the top surface of the
커넥터(610)는, 상술한 바와 같은 방식으로, 상하로 적층된 전지 팩들 간 및 전지 팩과 전지 관리 시스템(battery management system, BMS)과의 전기적 연결 기능을 수행한다.The connector 610 performs an electrical connection function between battery packs stacked up and down and between the battery pack and a battery management system (BMS) in the same manner as described above.
도 18은 도 5의 전지 팩에 포함되는 외부 커버(500)의 사시도이다.Figure 18 is a perspective view of the external cover 500 included in the battery pack of Figure 5.
외부 커버(500)는 팩 케이스(300)에 결합되어 팩 케이스(300)의 적어도 일면을 커버한다. 도 5 및 도 18은 팩 케이스(300)의 전면과 양 측면을 커버하는 경우를 도시한다. 팩 케이스(300)의 전면을 외부 커버(500)의 전면 커버(500a)가 커버하고, 팩 케이스(300)의 양 측면을 외부 커버(500)의 한 쌍의 측면 커버(500b)가 커버한다.The outer cover 500 is coupled to the pack case 300 and covers at least one side of the pack case 300. Figures 5 and 18 show a case where the front and both sides of the pack case 300 are covered. The front cover 500a of the outer cover 500 covers the front of the pack case 300, and a pair of side covers 500b of the outer cover 500 cover both sides of the pack case 300.
도 8의 팩 케이스(300)에서는 벤팅구(320)가 각각 팩 케이스(300)의 전면 및 양 측면에 구비된다. 그에 따라 외부 커버(500)도 팩 케이스(300)의 전면 및 양 측면을 커버하도록 구비된다. In the pack case 300 of FIG. 8, venting holes 320 are provided on the front and both sides of the pack case 300, respectively. Accordingly, the external cover 500 is also provided to cover the front and both sides of the pack case 300.
한편, 본 발명은 상술한 바에 한정되지 않고, 외부 커버(500)가 벤팅구(320)를 커버할 수 있는 것이면 충분하다. 가령, 팩 케이스(300)의 전면, 후면 및 양 측면의 총 4면을 모두 커버할 수도 있고, 팩 케이스(300)의 상면 및 하면을 제외한 4면 중 일부분만을 커버할 수도 있는 등, 다양한 변형, 변경이 가능하다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above, and it is sufficient as long as the external cover 500 can cover the venting hole 320. For example, a total of four sides of the front, back, and both sides of the pack case 300 may be covered, or only a portion of the four sides excluding the top and bottom of the pack case 300 may be covered, etc., various variations, Change is possible.
외부 커버(500)의 전면 커버(500a) 및 한 쌍의 측면 커버(500b)는 일체로 형성된 것일 수도 있지만, 각각 별개로 제작되어 서로 결합된 것일 수도 있다.The front cover 500a and the pair of side covers 500b of the outer cover 500 may be formed as a single piece, but may also be manufactured separately and combined with each other.
외부 커버(500)는 팩 케이스(300)의 벤팅구(320)로부터 소정거리 이격된 위치에서 벤팅구(320)를 커버한다. 그에 따라, 벤팅구(320)를 통하여 팩 케이스(300) 내부의 전지 셀(110) 외부로 직접적으로 전면으로 노출되지 않도록 한다.The outer cover 500 covers the venting hole 320 of the pack case 300 at a position spaced a predetermined distance away from the venting hole 320. Accordingly, the front surface of the battery cell 110 inside the pack case 300 is not directly exposed to the outside through the venting hole 320.
도 18을 참조하면, 외부 커버(500)의 상부측과 하부측에는 각각 외부 커버(500)의 본체로부터 팩 케이스(300) 방향으로 돌출되어 연장된 형상의 처마(520)를 포함한다. 처마(520)를 추가적으로 포함함으로써, 벤팅구(320)를 커버하는 기능을 보다 강화할 수 있다. 처마(520)는 외부 커버(500)와 팩 케이스(300) 사이의 이격 공간만큼의 폭을 가질 수도 있고, 그보다 작은 폭을 가질 수도 있다.Referring to FIG. 18, the upper and lower sides of the outer cover 500 each include eaves 520 that protrude and extend from the main body of the outer cover 500 in the direction of the pack case 300. By additionally including the eaves 520, the function of covering the venting opening 320 can be further strengthened. The eaves 520 may have a width equal to the space between the outer cover 500 and the pack case 300, or may have a width smaller than that.
또한, 외부 커버(500)가 팩 케이스(300)의 외부면에 소정거리 이격되어 결합됨으로써, 상술한 바와 같이, 팩 케이스(300)의 벤팅구(320)에서 배출된 벤팅 가스는 팩 케이스(300)와 외부 커버(500) 사이의 공간에 형성된 벤팅 유로를 통하여 이동한 다음, 외부 커버(500)의 외부로 배출될 수 있다. In addition, the outer cover 500 is coupled to the outer surface of the pack case 300 at a predetermined distance apart, so that, as described above, the venting gas discharged from the venting hole 320 of the pack case 300 is connected to the pack case 300. ) and moves through the venting passage formed in the space between the outer cover 500 and then can be discharged to the outside of the outer cover 500.
처마(520)에는 복수 개의 벤팅홀(521)이 처마(520)를 따라서 일렬로 배열되어 구비된다. 팩 케이스(300)와 외부 커버(500) 사이의 공간에 형성된 벤팅 유로를 통하여 이동한 벤팅 가스는 외부 커버(500)의 벤팅홀(521)을 통하여 배출될 수 있다. The eaves 520 are provided with a plurality of venting holes 521 arranged in a row along the eaves 520. Venting gas that moves through the venting passage formed in the space between the pack case 300 and the outer cover 500 may be discharged through the venting hole 521 of the outer cover 500.
한편, 외부 커버(500)의 본체가 팩 케이스(300)와 마주보는 면에도 적어도 일 방향으로 형성된 격벽(510)들이 구비될 수 있다. 격벽(510)으로 인하여, 벤팅 가스의 벤팅 유로에서의 이동 거리가 증가되고, 벤팅 가스에 포함된 화염은 격벽(510)에 부딪히면서 자연 소멸된다. 그에 따라, 벤팅 가스에 포함된 화염은 외부 커버(500) 외부로는 배출되지 않는다.Meanwhile, partition walls 510 formed in at least one direction may be provided on the side of the main body of the outer cover 500 facing the pack case 300. Due to the partition wall 510, the moving distance of the venting gas in the venting passage increases, and the flame contained in the venting gas is naturally extinguished when it hits the partition wall 510. Accordingly, the flame contained in the venting gas is not discharged outside the outer cover 500.
격벽(510)들은 외부 커버(500)의 외부면 상에 적어도 일 방향으로 형성된다. 도 9의 실시예에서는 격벽(510)들이 상하방향(세로 방향)으로 및 가로 방향으로 각각 형성되어 교차하는 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 격벽(510)들이 벤팅 가스의 이동 경로와 교차하도록 형성된 것이면 충분하다. Partition walls 510 are formed on the outer surface of the outer cover 500 in at least one direction. In the embodiment of FIG. 9, the partition walls 510 are formed in the vertical direction and the horizontal direction and intersect each other. However, the present invention is not limited to this, and the partition walls 510 are used to move the venting gas. Anything formed to intersect the path is sufficient.
한편, 격벽(510)으로 인하여, 외부 커버(500)의 강성도 보강할 수 있다.Meanwhile, due to the partition wall 510, the rigidity of the external cover 500 can also be strengthened.
추가적으로는, 외부 커버(500)로 팩 케이스(300)의 외부면을 커버함으로써, 전지 팩의 외관에 심미적인 기능을 부여할 수도 있다.Additionally, by covering the outer surface of the pack case 300 with the outer cover 500, an aesthetic function may be given to the appearance of the battery pack.
도 19는 전지 팩의 전기적 연결을 위한 구성요소인 전기적 연결 유닛(600)의 사시도이다. 전기적 연결 유닛(600)은 상하로 적층된 전지 팩들 간 및 전지 팩과 전지 관리 시스템(BMS) 간에, 전기적 연결 기능을 수행하는 커넥터(610), 커넥터 하우징(620), 각종 케이블, 및 퓨즈 등의 기타 구성요소들을 포함한다. 전기적 연결 유닛(600)은 팩 케이스(300)의 내부에 수납되고, 셀 모듈 어셈블리(100)의 전면에 배치된다. 팩 케이스(300)의 내부에 구획판이 구비되어 이를 기준으로 전기적 연결 유닛(600) 및 셀 모듈 어셈블리(100)가 각각 팩 케이스(300)의 내부에 구획되어 수납될 수 있다. 커넥터(610)는 전지 팩들 간 및 전지 팩과 전지 관리 시스템(BMS) 간에, 전력을 전달하는 파워 커넥터 및 전지 팩을 모니터링하고 관리하기 위한 신호를 전달하는 신호 커넥터를 포함한다.Figure 19 is a perspective view of the electrical connection unit 600, which is a component for electrical connection of the battery pack. The electrical connection unit 600 includes a connector 610, a connector housing 620, various cables, and fuses that perform an electrical connection function between battery packs stacked vertically and between battery packs and a battery management system (BMS). Includes other components. The electrical connection unit 600 is stored inside the pack case 300 and disposed on the front of the cell module assembly 100. A partition plate is provided inside the pack case 300, and based on this, the electrical connection unit 600 and the cell module assembly 100 can be divided and stored inside the pack case 300, respectively. The connector 610 includes a power connector that transmits power between battery packs and between the battery pack and a battery management system (BMS), and a signal connector that transmits signals for monitoring and managing the battery pack.
도 20은, 도 5 내지 도 19를 참조하여 상술한 전지 팩의 각 구성요소들을 모두 결합한 전지 팩의 사시도이다.FIG. 20 is a perspective view of a battery pack in which all components of the battery pack described above with reference to FIGS. 5 to 19 are combined.
그 밖에, 도 5 내지 도 20의 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 20 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 21을 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. 21.
도 21은, 본 발명의 도 1 내지 도 20의 전지 팩의 적어도 일부 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 22 및 도 23은, 도 21에 도시된 팩 케이스(300)가 복수 개로 적층된 실시 형태를 도시한 도면이다.FIG. 21 is a perspective view schematically showing at least a partial configuration of the battery pack of FIGS. 1 to 20 of the present invention. Additionally, FIGS. 22 and 23 are diagrams showing an embodiment in which a plurality of pack cases 300 shown in FIG. 21 are stacked.
도 21을 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 21에서는 팩 케이스(300)의 상부측의 높이가 소화 탱크(400)의 상부면의 높이보다 크게 도시되어 있다 그러나, 도 21은 개략도이고 일 실시예일 뿐, 본 발명은 도 21에 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. 21, 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
도 21에 도시된 바와 같은 팩 케이스(300)가 복수 개로 구비되어, 도 22 또는 도 23에 도시된 바와 같이 전지 팩들의 적층 구조가 형성될 수 있다. 이 때, 도 21의 전지 팩은, 하나의 단위 팩일 수 있다. 그리고, 이러한 단위 팩이 복수 개로 구비됨으로써, 도 22이나 도 23에 도시된 바와 같은 모듈 적층식의 전체 전지 팩이 구성될 수 있다. A plurality of pack cases 300 as shown in FIG. 21 may be provided to form a stacked structure of battery packs as shown in FIG. 22 or 23. At this time, the battery pack in FIG. 21 may be one unit pack. And, by providing a plurality of such unit packs, a module-stacked overall battery pack as shown in FIG. 22 or FIG. 23 can be formed.
보다 구체적으로, 예를 들어, 도 22의 구성에서는, 3개의 단위 팩(D)이 상하 방향으로 적층된 형태가 도시되어 있다. 그리고, 도 23의 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. 22, three unit packs D are shown stacked in the vertical direction. And, in the configuration of FIG. 23, 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 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 전압대의 제품 대응이 가능할 수 있다. 예를 들어, 동일한 단위 팩의 적층 개수를 조절함으로써, 도 22에 도시된 바와 같은 저압대 제품이나, 도 23에 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 축전 용량의 제품을 구현할 수도 있다.For example, if the present invention is implemented as a battery pack as an energy storage system (ESS), the voltage band and/or storage capacity of the energy storage device can be implemented to suit the environment by adjusting the number of unit battery packs. there is. According to this implementation configuration of the present invention, one unit pack having a common structure can be stacked in various ways, enabling products to respond to various voltage bands 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. 22 and a high-pressure band product as shown in FIG. 23. Therefore, compared to products limited to specifications of a specific voltage band, economic efficiency and compatibility can be improved. Additionally, with this implementation configuration, it is possible to implement products with various storage capacities 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(축전 용량)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 (electrical 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, 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
상하로 적층된 전지 팩(팩 케이스(300)) 간의 결합 방식의 또 다른 예시로서, 다시, 도 21을 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 21에는 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. 21, 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. 21, 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 21 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. 21 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.
또한, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 상술한 실시예들을 일부 변형하거나, 상술한 실시예들을 조합하여 구현할 수도 있는 등, 본 발명이 구현되는 다양한 환경 등에 맞게 변형, 변경하여 구현할 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented by modifying or changing the above-described embodiments to suit various environments in which the present invention is implemented, such as partially modifying the above-described embodiments or implementing a combination of the above-described embodiments. You can.
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
320: 벤팅구
330: 격벽
340: 가이드 부재
350: 체결 부재
370: 커넥터 통공부
380: 구획벽
400: 소화 탱크
410: 하부 탱크
411: 베이스판
411a: 취약부
412: 측벽
420: 상부 커버
430: 주입구
440: 커넥터 통공부
500: 외부 커버
500a: 전면 커버
510: 격벽
520: 처마
521: 벤팅홀
600: 전기적 연결 유닛
610: 커넥터
620: 커넥터 하우징 100: 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
320: Bentingu
330: Bulkhead
340: Guide member
350: fastening member
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
440: Connector through hole
500: outer cover
500a: front cover
510: Bulkhead
520: eaves
521: Venting Hall
600: Electrical connection unit
610: connector
620: Connector housing
Claims (15)
복수의 전지 셀들이 적층된 전지 셀 적층체를 포함하는 셀 모듈 어셈블리; 및
상기 셀 모듈 어셈블리를 내부에 수납하는 팩 케이스를 포함하고,
상기 팩 케이스는:
서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들과의 결합이 용이하도록 수형의 가이드 부재 및 암형의 가이드 부재의 쌍을 포함하고,
상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 하나의 수형의 가이드 부재는 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 다른 하나의 암형의 가이드 부재에 결합되는, 전지 팩.
As a battery pack,
A cell module assembly including a battery cell stack in which a plurality of battery cells are stacked; and
Comprising a pack case storing the cell module assembly therein,
The pack case includes:
It includes a pair of male guide members and female guide members to facilitate coupling with two neighboring battery packs,
A battery pack, wherein a male guide member of one of the two neighboring battery packs is coupled to a female guide member of the other one of the two neighboring battery packs.
상기 수형의 가이드 부재는 상기 팩 케이스의 상단부로부터 상부 방향으로 돌출된 판 형상이고,
상기 암형의 가이드 부재는 상기 팩 케이스의 하단부에 마련되고, 상기 수형의 가이드 부재가 수용될 수 있도록 노치부, 개구부, 또는 오목부 형상을 가지는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The male guide member has a plate shape that protrudes upward from the upper end of the pack case,
The female guide member is provided at the lower end of the pack case and has a notch, opening, or concave shape to accommodate the male guide member.
상기 수형의 가이드 부재의 상단부 양쪽은 모따기된 형상을 가지는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
A battery pack wherein both upper ends of the male guide member have a chamfered shape.
상기 전지 팩의 적어도 일면에 상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재의 쌍이 구비되는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
A battery pack, wherein a pair of the male guide member and the female guide member is provided on at least one surface of the battery pack.
상기 전지 팩의 서로 마주보는 양 측면의 각각에 상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재의 쌍이 각각 구비되는, 전지 팩.
According to clause 4,
A battery pack, wherein a pair of the male guide member and the female guide member are provided on each of two opposing sides of the battery pack.
상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재 각각의 너비는, 상기 팩 케이스의 일면으로서 상기 수형의 가이드 부재 및 상기 암형의 가이드 부재가 구비된 상기 일면의 너비보다 작은, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The width of each of the male guide member and the female guide member is smaller than the width of one side of the pack case on which the male guide member and the female guide member are provided.
상기 팩 케이스는:
서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들을 서로 체결하도록 수형의 체결 부재 및 암형의 체결 부재의 쌍을 추가로 포함하고,
상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 하나의 수형의 체결 부재는 상기 서로 이웃하는 두 개의 전지 팩들 중 다른 하나의 암형의 체결 부재에 결합되는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
The pack case includes:
It further includes a pair of male fastening members and female fastening members to fasten two adjacent battery packs to each other,
A battery pack, wherein a male fastening member of one of the two neighboring battery packs is coupled to a female fastening member of the other of the two neighboring battery packs.
상기 수형의 체결 부재는 상기 팩 케이스의 상단부로부터 상부 방향으로 돌출되고,
상기 암형의 체결 부재는 상기 팩 케이스의 하단부에 마련되고, 상기 수형의 체결 부재가 수용되도록 노치부, 개구부, 또는 오목부 형상을 가지는, 전지 팩.
In clause 7,
The male fastening member protrudes upward from the upper end of the pack case,
The female fastening member is provided at a lower end of the pack case and has a notch, opening, or concave shape to accommodate the male fastening member.
상기 수형의 체결 부재는 걸림 쇠를 포함하고,
상기 암형의 체결 부재는 개구부 형상의 걸림 고리를 포함하고,
상기 수형의 체결 부재의 걸림 쇠가 상기 암형의 체결 부재의 걸림 고리에 걸림 결합되는, 전지 팩.
In clause 7,
The male fastening member includes a latch,
The female fastening member includes a locking ring in the shape of an opening,
A battery pack in which a latch of the male fastening member is engaged with a latch ring of the female fastening member.
상기 셀 모듈 어셈블리의 위에 위치하여 상기 팩 케이스의 상면을 커버하는 소화 탱크를 추가로 포함하고,
상기 소화 탱크는:
소화제를 수용하는 내부 공간; 및
상기 소화 탱크의 베이스판의 두께가 상대적으로 얇게 형성된 부분으로서, 상기 전지 셀의 열적 이벤트에 의해 용융되어 개구되는 복수 개의 취약부들을 포함하는, 전지 팩.
According to paragraph 1,
It further includes a fire extinguishing tank located above the cell module assembly and covering the upper surface of the pack case,
The fire tank is:
an internal space containing a fire extinguishing agent; and
A battery pack, which is a relatively thin portion of the base plate of the fire extinguishing tank and includes a plurality of vulnerable portions that are melted and opened by a thermal event of the battery cell.
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 11,
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 11,
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 11,
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.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220179750A KR20240097569A (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Battery pack with improved safety |
| PCT/KR2023/020715 WO2024136322A1 (en) | 2022-12-20 | 2023-12-15 | Battery pack with improved safety |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220179750A KR20240097569A (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Battery pack with improved safety |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240097569A true KR20240097569A (en) | 2024-06-27 |
Family
ID=91713924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220179750A KR20240097569A (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Battery pack with improved safety |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240097569A (en) |
-
2022
- 2022-12-20 KR KR1020220179750A patent/KR20240097569A/en unknown
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