WO2013077604A1

WO2013077604A1 - 배터리 팩

Info

Publication number: WO2013077604A1
Application number: PCT/KR2012/009791
Authority: WO
Inventors: 진예진
Original assignee: 에스케이이노베이션 주식회사
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-05-30
Also published as: CN103947025A; US20140335388A1; KR20130056932A; US9979006B2

Abstract

본 발명의 목적은 부력을 이용하여 배터리 팩 내부에 고인 물을 효과적으로 배출하며, 또한 외부로부터의 수분 침투를 막을 수 있도록 하고, 단순한 구조로 구현 가능하여 경제성을 극대화할 수 있는 배수 장치가 구비되는 배터리 팩을 제공함에 있다. 본 발명의 배터리 팩은, 배터리 팩이 내장되며 일측에 배수구가 형성된 배터리 팩 케이스; 및 상기 배수구에 대응하는 위치의 상기 배터리 팩 케이스 일측에 연접하여 구비되는 본체와, 상기 본체 내부에 수용되며 유입되는 유체에 의해 상승되어 상기 배수구를 폐쇄하는 부유체를 포함하는 배수 장치; 를 포함한다.

Description

배터리 팩

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효과적인 배수가 가능하면서 또한 외부로부터 배터리 팩 내부로의 수분 침투 또한 막을 수 있도록 하는 배수 장치가 구비되는 배터리 팩에 관한 것이다.

최근 자동차 기술에 있어서, 화석 연료의 사용량을 줄이기 위하여 전기를 동력원으로 하는 친환경적인 분야에 대한 연구가 꾸준히 늘어나고 있다. 이러한 연구로부터, 완전히 전기만을 동력원으로 하는 전기 자동차나, 화석 연료와 전기를 적절하게 함께 사용하는 하이브리드 자동차 등이 상용화되었다. 이러한 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에는, 안정적으로 전기를 공급하기 위한 동력원으로서 일반적으로 이차 전지 등과 같은 전지가 구비된다.

전지는 일반적으로 전기화학적 반응을 이용하여 전력을 생산하며, 실제 반응이 일어나게 되는 셀과, 다수 개의 셀을 적층하여 지지하는 케이스 등을 포함하여 이루어진다. 특히 이러한 전지가 자동차에 사용되기 위해서는 고용량이 필요하므로, 복수 개의 단위 전지들을 모아 패키지화하여 고용량의 배터리 팩 형태로 된 전지가 자동차용으로 널리 사용되고 있다.

한편, 자동차는 대부분의 경우 실외에 두어지기 때문에 동절기-하절기의 변화, 낮-밤의 변화, 날씨 변화 등에 모두 큰 영향을 받으며, 자동차가 주행할 때와 멈추어 있을 때 등 주행 조건에 따라 각 부품에서의 발열량 등이 크게 달라지는 등, 그 사용 환경 조건의 변화폭이 매우 크다. 이에 따라 자동차 내부로 빗물 등과 같은 수분이 침투해 들어오거나, 자동차 내부의 어떤 부위에 수분이 응축되어 맺히는 등의 현상이 반드시 발생하게 된다. 대부분의 기계류에서 수분은 부품의 수명이나 장치 동작 유연성 등에 악영향을 미치는 것이 자명하다. 특히 배터리 팩은 직접적으로 전력을 생산하는 부품이기 때문에, 수분 침투 시 전력 발생 효율이 낮아지는 문제가 발생할 뿐만 아니라 누전 가능성 등의 문제 등이 더 발생하게 된다.

이와 같이 배터리 팩에서 수분으로 인한 위험성이 매우 크지만, 상술한 바와 같이 외부 환경이나 자동차 주행 조건 등에 따라 변화하는 사용 조건 때문에, 배터리 팩 내에 어쩔 수 없이 수분이 발생하는 것을 배제할 수 없다. 따라서 배터리 팩에는, 이렇게 배터리 팩 내부에서 발생하였거나 또는 외부로부터 흘러들어와 배터리 팩 내부에 고이게 된 수분을 배출해 내기 위한 배수 장치가 구비되는 것이 일반적이다.

종래에 널리 사용되는 배터리 팩의 배수 장치는, 배터리 팩 케이스 바닥면에 통공이 형성되고, 배터리 팩 케이스 바닥면 외측에서 통공에 삽입되는 마개가 구비되는 형태로 되어 있다. 이 때, 마개는 자동차 바닥면과 스프링 연결이 되어 있도록 형성되어, 스프링의 탄성력에 의하여 밀리는 힘을 받음으로써 안정적으로 통공에 삽입되어 지지된다. 이 때, 배터리 팩 바닥에 어느 정도 물이 차게 되면, 물의 무게가 스프링의 탄성력보다 커져서 마개가 밀려나게 되고, 이렇게 해서 통공이 개방되면 비로소 배터리 팩 바닥에 고여 있던 물이 통공을 통해 빠져나갈 수 있도록 형성된다.

그런데, 이와 같은 종래의 배수 장치의 경우 배터리 팩 바닥에 물이 일정량 이상 고이지 않으면 배수가 이루어지지 않게 되는 문제가 있었다. 이와 같이 소량의 물이라도 바닥에 고여 있게 되면, 설령 그 양이 배터리 팩 내부의 배터리 시스템에 닿지 않을 정도의 소량이라 해도, 자동차 주행에 의하여 진동, 충격을 받아 물이 튀어서 배터리 시스템에 악영향을 줄 수도 있는 등의 문제가 있는 것이다.

전지 분야에서 배수를 용이하게 하기 위한 여러 기술들이 개시되어 왔다. 특히, 한국특허공개 제2011-0075542호("연료전지 시스템의 워터트랩 장치"), 한국특허공개 제2011-0023224호("연료전지 시스템용 기계식 워터 트랩장치"), 한국특허공개 제2011-0017591호("연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치") 등과 같이, 부력을 이용한 여러 구조물을 이용하여 배수가 이루어질 수 있도록 하는 기술들이 다양하게 개시되었다. 그런데, 상술한 바와 같은 선행기술들의 경우에도 역시 물이 소정량 이상 고여야 배수가 일어날 수 있도록 되어 있는 것으로서, 앞서 설명한 종래의 배터리 팩의 배수 장치의 문제점을 전혀 해결하지 못한다. 뿐만 아니라, 이러한 선행기술들의 장치들은 종래의 배터리 팩의 배수 장치에 비해서, 배수 장치 자체의 부피가 크고, 부품 수가 많고, 복잡한 구조를 가지고 있는 등의 문제가 있으며, 물론 이에 따라 설치 위치의 제한이 있고, 생산가가 비싸지는 등의 문제 또한 뒤따른다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

1. 한국특허공개 제2011-0075542호("연료전지 시스템의 워터트랩 장치")

2. 한국특허공개 제2011-0023224호("연료전지 시스템용 기계식 워터 트랩장치")

3. 한국특허공개 제2011-0017591호("연료전지 시스템의 배기관 장착용 물배출 장치")

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 부력을 이용하여 배터리 팩 내부에 고인 물을 효과적으로 배출하며, 또한 외부로부터의 수분 침투를 막을 수 있도록 하는 배수 장치가 구비되는 배터리 팩을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 단순한 구조로 구현 가능하여 경제성을 극대화할 수 있는 배수 장치가 구비되는 배터리 팩을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은, 배터리 팩에 있어서, 배터리 팩이 내장되며 일측에 배수구(510)가 형성된 배터리 팩 케이스(500); 및 상기 배수구(510)에 대응하는 위치의 상기 배터리 팩 케이스(500) 일측에 연접하여 구비되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내부에 수용되며 유입되는 유체에 의해 상승되어 상기 배수구(510)를 폐쇄하는 부유체(120)를 포함하는 배수 장치(100); 를 포함한다.

이 때, 상기 본체(110)는 일측면이 개방되어 개방된 측이 상기 배터리 팩 케이스(500)의 일측에 상기 배수구(510)를 폐쇄하도록 결합되며, 상기 배터리 팩 케이스(500)와 결합되는 개방된 측 이외의 면에 적어도 하나 이상의 통공(111)이 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 부유체(120)는 상기 배수구(510)의 면적보다 넓은 면적을 가지며, 물보다 작은 밀도의 재질인 것이 바람직하다.

또한, 상기 배수 장치(100)는 상기 부유체(120)의 이동을 안내하는 안내부(121)가 상기 본체(110) 내부에 더 구비되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 안내부(121)는 적어도 하나 이상의 봉 또는 복수의 구멍이 형성된 벽체 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 배터리 팩 내에 아무리 소량의 수분이 고이더라도 바로바로 배출될 수 있도록 함으로써, 배터리 팩 내에 수분이 잔존하지 않도록 해 준다. 이에 따라, 본 발명에 의하면 종래의 배수 장치의 경우 일정량 이상의 물이 고여야만 배수가 가능했기 때문에 발생했던 문제들(자동차의 진동, 충격 등으로 인하여 물이 튀어 배터리 시스템에 악영향을 미치거나 누전이 발생하는 등의 문제들)을 원천적으로 해결해 주는 큰 효과가 있다. 뿐만 아니라, 배터리 팩 외부에 물이 고이는 경우 부력에 의하여 배수구가 폐쇄되도록 형성됨으로써, 외부로부터 배터리 팩 내부로의 수분 침투 역시 효과적으로 방지할 수 있는 큰 효과가 있다.

또한 본 발명은, 매우 단순한 구조 및 최소한의 부품으로 이루어짐으로써, 그 구현이 매우 용이하고 생산가가 극히 저렴하여, 종래의 다른 배수 장치들에 비하여 훨씬 경제적이라는 큰 장점이 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 배수 장치는 종래의 다른 배수 장치들에 비하여 그 부피가 상대적으로 작게 형성될 수 있기 때문에, 상당히 좁은 틈 같은 곳에도 용이하게 설치가 가능하여, 설치 위치의 제한 범위를 크게 넓힐 수 있는 장점 또한 있다.

도 1은 본 발명의 배터리 팩의 배수 장치의 실시예.

도 2는 본 발명의 배터리 팩의 배수 장치의 실시예의 작동 상태도.

도 3은 본 발명의 배터리 팩의 배수 장치의 다른 실시예.

**부호의 설명**

100: 배수 장치

110: 본체 111: 통공

120: 부유체 121: 안내부

500: 배터리 팩 케이스 510: 배수구

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 배터리 팩을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 배터리 팩의 배수 장치의 실시예를 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 배수 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩이 내장되며 일측에 배수구(510)가 형성된 배터리 팩 케이스(500); 및 본체(110) 및 부유체(120)를 포함하여 이루어지는 배수 장치(100);의 매우 간단한 구성으로 되어 있다.

본체(110)는 상기 배수구(510)에 대응하는 위치의 상기 배터리 팩 케이스(500) 일측에 연접하여 구비되며, 도시된 바와 같이 그 내외로 유체가 유통 가능하게 형성된다. 보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 도 1의 실시예에 따르면, 본체(110)는 일측면이 개방되어 개방된 측이 상기 배터리 팩 케이스(500)의 일측에 상기 배수구(510)를 폐쇄하도록 결합된다. 즉 용기 모양의 본체(110)가 배수구(510)를 덮어 가리는 형태로 구비되는 것이다. 이 때, 본체(110)의 상기 배터리 팩 케이스(500)와 결합되는 개방된 측 이외의 면에 적어도 하나 이상의 통공(111)이 형성되어 있게 된다. 이에 따라 통공(111)을 통해 본체(110)의 내외로 유체가 유통 가능하게 된다.

도 1에서는 본체(110)의 벽면은 일반적인 판면 형태로 되어 있고, 여기에 여러 개의 통공(111)이 뚫려 있는 형태로 된 것으로 도시되어 있으나, 물론 이 형태로 본체(110)의 형태가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 본체(110)의 벽면 자체가 메쉬(mesh) 구조로 되어 있는 형태(즉 본체(110) 자체가 그물망으로 된 용기 형태를 가지는 형태) 등이 될 수도 있는 등, 본체(110)의 형태는 그 내외로 수분이 자유롭게 유통될 수 있게 되기만 한다면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다.

부유체(120)는 상기 본체(110) 내부에 수용되며, 유입되는 유체에 의해 상승되어 상기 배수구(510)를 폐쇄하는 역할을 한다. 이 때 부유체는 물보다 작은 밀도를 가지는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 외부로부터 본체(110) 내에 수분이 유입되면, 부유체(120)가 부력에 의해 상승하게 된다. 이 때 본체(110)는 앞서 설명한 바와 같이 배터리 팩 케이스(500) 바닥면의 배수구(510) 위치에 설치되므로, 부유체(120)가 상승함으로써 상기 배수구(510)를 폐쇄할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 본 발명의 배터리 팩의 배수 장치의 실시예의 작동 상태도이다.

도 2(A)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배수 장치(100)에서는, 평상시에는 배터리 팩 케이스(500) 바닥면에 형성되어 있는 배수구(510)가 항상 개방되어 있게 된다. 따라서 배터리 팩 케이스(500) 내부에 약간이라도 수분이 고이게 되면, 이 수분은 배수구(510)를 통해 바로 배출되어 버릴 수 있게 된다. 배수구(510)에서 배출된 수분은 먼저 배수 장치(100)의 본체(110)로 이동하는데, 본체(110) 역시 (그 벽면 상에 통공(111)이 형성되어 있는 등과 같은 구조로 됨으로써) 수분이 그 내외로 유통될 수 있기 때문에, 본체(110)를 통과하여 바로 외부로 배출되어 버려질 수 있게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 종래에는 일정량 이상의 수분이 고여야만 (수분의 무게가 배수구를 막고 있는 마개에 구비된 탄성력을 이겨 배수구가 개방됨으로써) 수분이 배출될 수 있는 구조로 되어 있었다. 그러나 본 발명에서는, 평상시에는 배수구(510)가 항상 개방되어 있는 구조로 되어 있기 때문에, 수분을 일정량 이상 모아야 할 필요 없이 바로바로 배출이 가능하게 되어, 배터리 팩 케이스(500) 내에 항상 수분이 전혀 고여 있지 않도록 할 수 있게 된다. 이에 따라 배터리 팩 케이스(500) 내 수분이 잔존함으로써 발생되는 누전 가능성 등의 문제가 원천적으로 배제될 수 있다.

이와 같이 배수구(510)가 항상 개방되어 있을 경우 문제가 되는 것은, 외부에 물이 차게 되는 경우이다. 배수구(510) 높이보다 외부 수위가 높아지는 경우에 배수구(510)가 개방되어 있다면 이를 통해 배터리 팩 케이스(500) 내로 물이 침투하게 될 우려가 있다. 그러나 본 발명에서는, 본체(100) 내에 부유체(120)가 구비되어 있도록 함으로써 이러한 문제를 해결한다. 즉 도 2(B)에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 수위가 높아지면 부유체(120)가 상승하여 부유체(120)에 의해 배수구(510)가 폐쇄되도록 함으로써, 외부의 수분이 배수구(510)를 통해 배터리 팩 케이스(500) 내부로 침투하지 못하도록 하는 것이다.

외부 수위가 내려간다면 자연스럽게 부유체(120)도 함께 내려오게 되며, 그러면 배수구(510)는 자연히 다시 개방이 된다. 따라서 외부 수위가 내려가게 되면 다시 도 2(A)의 상태로 되돌아가 배터리 팩 케이스(500) 내의 수분을 바로바로 배출할 수 있게 된다.

이 때, 부유체(120)는 배수구(510)의 면적보다 넓은 면적을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 부유체(120)와 배수구(510)의 면적이 동일할 경우, 부유체(120)가 물에 떠서 흔들림으로써 정확히 배수구(510)에 삽입되지 못하면 배수구(510)를 폐쇄할 수 없게 되며, 또한 배수구(510)를 폐쇄하고 있던 상태에서 물이 빠질 때 부유체(120)가 배수구(510)에 끼어 빠져나오지 못하여 개방 상태로 되돌아갈 수 없게 될 우려도 있다. 이에 따라, 부유체(120)는 도면에 보이고 있는 바와 같이 배수구(120)보다 넓은 면적을 가지도록 하여, 수위가 올라갔을 때 설령 약간 위치가 흔들리더라도 자연스럽게 배수구(510)를 덮어 막을 수 있도록 형성되게 하는 것이 바람직한 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배수 장치(100)는, 매우 단순하고 간단한 구성으로 되어 있어 그 구현이 용이하고 경제적이면서도, 평상시의 배수 문제 및 외부 수위가 높아졌을 때의 방수 문제를 동시에 해결할 수 있는 큰 장점이 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 따른 배수 장치(100)는 상당히 납작한 형태로 구현할 수 있기 때문에, 배터리 팩 케이스(500) 하면과 자동차 바닥 사이 간격이 상당히 좁다 하더라도 무난하게 설치할 수 있는 등, 설치에 제한이 거의 없다는 큰 장점 또한 있다.

도 3은 본 발명의 배터리 팩의 배수 장치의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 3의 실시예에서는 안내부(121)가 더 구비되는 구성을 개시한다. 안내부(121)는 본체(110) 내부에 구비되어 부유체(120)의 이동을 안내하는 역할을 한다. 보다 상세히 설명하자면, 안내부(121)는 수위 변화 시 부유체(120)가 물에 떠서 흔들리면서 배수구(510)에 상응하는 위치를 이탈하는 것을 막고, 정위치로 잘 안내되어 갈 수 있도록 하기 위하여 구비되는 것이다.

본 발명에서 부유체(120)는 수위에 따라 상승 또는 하강함으로써 배수구(510)를 개폐할 수 있도록 되어야 하므로, 안내부(121)가 부유체(120)에 물이 접촉하는 것을 막는다거나 해서는 안 된다. 즉 안내부(121) 내외로 수분의 유통이 자유롭게 될 수 있도록 되어야 한다. 이와 같이 그 내외로 수분의 유통이 자유로우면서 부유체(120)의 이동 궤적을 안내할 수 있도록 하기 위해서, 도 2(B), (C) 등과 같은 구조를 적용할 수 있다.

도 2(B)는 안내부(121)가 복수 개의 봉으로 되어 부유체(120) 둘레를 둘러싸도록 배치되어 있는 경우를 도시하고 있다. 이와 같이 안내부(121)는 적어도 하나 이상의 봉으로 이루어질 수 있다. 만일 안내부(121)가 단일 개의 봉으로 되어 있을 경우라면, 이 단일 개의 봉이 부유체(120)를 관통하도록 형성되게 함으로써, 부유체(120)의 상하 이동이 자유롭게 하면서도 정위치를 이탈하지 않게 할 수 있다. 물론 안내부(121)가 복수 개의 봉으로 이루어져 있을 경우에도, 반드시 도 2(B)에서처럼 부유체(120)를 둘러싸게 배치되어야만 하는 것은 전혀 아니며, 그 중 일부 또는 전부가 부유체(120)를 관통하도록 형성될 수도 있다. 또한, 도 2(B)에서처럼 안내부(121) 둘레에 봉들이 배치되어 있는 경우, 부유체(120) 상에는 부유체(120)와 봉이 접촉되는 부분에 홈이 파여 있도록 하여, 보다 안정적인 안내가 이루어지도록 할 수도 있는 등, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형 실시가 가능하다.

도 2(C)는 안내부(121)가 복수의 구멍이 형성된 벽체 형태로 이루어지는 경우를 도시하고 있다. 앞서 본체(110)의 설명에서와 마찬가지로, 그 내외로 수분이 자유롭게 유통될 수 있게 하기 위해서는, 일반적인 벽면에 통공이 뚫려 있도록 할 수도 있고, 벽면 자체가 메쉬 구조로 되어 있도록 할 수도 있다. 도 2(C)는 바로 벽면 자체가 메쉬 구조로 되게 한 예시를 도시하고 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

본 발명은, 매우 단순한 구조 및 최소한의 부품으로 이루어짐으로써, 그 구현이 매우 용이하고 생산가가 극히 저렴하여, 종래의 다른 배수 장치들에 비하여 훨씬 경제적이라는 큰 장점이 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 배수 장치는 종래의 다른 배수 장치들에 비하여 그 부피가 상대적으로 작게 형성될 수 있기 때문에, 상당히 좁은 틈 같은 곳에도 용이하게 설치가 가능하여, 설치 위치의 제한 범위를 크게 넓힐 수 있는 장점 또한 있다.

Claims

배터리 팩에 있어서,

배터리 팩이 내장되며 일측에 배수구가 형성된 배터리 팩 케이스; 및

상기 배수구에 대응하는 위치의 상기 배터리 팩 케이스 일측에 연접하여 구비되는 본체와, 상기 본체 내부에 수용되며 유입되는 유체에 의해 상승되어 상기 배수구를 폐쇄하는 부유체를 포함하는 배수 장치;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1항에 있어서, 상기 본체는

일측면이 개방되어 개방된 측이 상기 배터리 팩 케이스의 일측에 상기 배수구를 폐쇄하도록 결합되며,

상기 배터리 팩 케이스와 결합되는 개방된 측 이외의 면에 적어도 하나 이상의 통공이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1항에 있어서, 상기 부유체는

상기 배수구의 면적보다 넓은 면적을 가지며, 물보다 작은 밀도의 재질인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1항에 있어서, 상기 배수 장치는

상기 부유체의 이동을 안내하는 안내부가 상기 본체 내부에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 4항에 있어서, 상기 안내부는

적어도 하나 이상의 봉 또는 복수의 구멍이 형성된 벽체 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.