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KR-20260060641-A - BATTERY PACK HOUSING AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME

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Abstract

예시적인 실시예들에 따르면, 배터리 팩 하우징이 제공된다. 상기 배터리 팩 하우징은, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 수직한 측벽; 및 상기 측벽의 벤팅 홀에 설치된 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 의해 형성된 자기장에 의해 이동된 플런저에 의해 유발된 유압으로 상기 벤팅 홀을 개방할 수 있다.

Inventors

  • 이정훈
  • 정혜미

Assignees

  • 주식회사 엘지에너지솔루션

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (14)

  1. 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 수직한 측벽; 및 상기 측벽의 벤팅 홀에 설치된 솔레노이드 밸브를 포함하고, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 의해 형성된 자기장에 의해 이동된 플런저에 의해 유발된 유압으로 상기 벤팅 홀을 개방하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  2. 제1항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 플런저와 마주보되, 상기 플런저와 상기 베이스 플레이트와 수직한 제1 방향에서 이격된 개폐 부재; 상기 플런저를 수용하는 제1 수용 공간; 상기 개폐 부재의 일부를 수용하는 제2 수용 공간; 및 상기 제1 수용 공간과 제2 수용 공간 사이의 격벽;을 더 포함하고, 상기 격벽은 상기 제1 수용 공간과 상기 제2 수용 공간을 연결하는 연결 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  3. 제2항에 있어서, 상기 플런저는, 상기 솔레노이드에 의해 형성된 상기 자기장에 의해, 상기 연결 홀을 폐쇄하는 제1 폐쇄 위치에서 상기 연결 홀을 개방하는 제1 개방 위치로 이동하고, 상기 플런저의 상기 제1 폐쇄 위치에서 상기 제1 개방 위치로의 이동에 의해 상기 유압이 유발되고, 상기 개폐 부재는, 상기 플런저에 의해 유발된 상기 유압으로, 상기 벤팅 홀을 폐쇄하는 제2 폐쇄 위치에서 상기 벤팅 홀을 개방하는 제2 개방 위치로 이동하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  4. 제3항에 있어서, 상기 플런저의 상기 제1 폐쇄 위치로부터 상기 제1 개방 위치로의 이동 방향은, 상기 개폐 부재의 상기 제2 폐쇄 위치로부터 상기 제2 개방 위치로의 이동 방향과 반대인 것을 특징하는, 배터리 팩 하우징.
  5. 제3항에 있어서, 상기 개폐 부재는, 피스톤; 상기 피스톤에 연결되는 연결부; 상기 연결부에 연결되는 제1 실링부; 상기 제1 실링부에 연결되는 제2 실링부; 및 상기 제2 실링부에 연결되는 제3 실링부;를 포함하고, 상기 측벽은 상기 베이스 플레이트에 평행한 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 실링부의 상기 제2 방향에서의 폭, 상기 제2 실링부의 상기 제2 방향에서의 폭, 및 상기 제3 실링부의 상기 제2 방향에서의 폭 각각은, 상기 벤팅 홀의 상기 제2 방향에서의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연결부의 상기 제2 방향에서의 폭은, 상기 제1 실링부의 상기 제2 방향에서의 폭, 상기 제2 실링부의 상기 제2 방향에서의 폭, 및 상기 제3 실링부의 상기 제2 방향에서의 폭 각각보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 수용 공간 및 상기 제2 수용 공간을 포함하는 제1 밸브 하우징; 및 상기 제1 밸브 하우징과 마주하되, 상기 제1 밸브 하우징과 상기 제1 방향으로 이격된 제2 밸브 하우징;을 더 포함하고, 상기 제2 밸브 하우징은 상기 제3 실링부를 수용하는 리세스부를 포함하고, 상기 제1 밸브 하우징은, 상기 제2 밸브 하우징의 상기 리세스부와 상기 제1 방향으로 중첩되되 상기 제2 수용 공간과 연결된 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  8. 제7항에 있어서, 상기 개폐 부재의 상기 제2 폐쇄 위치에서, 상기 제1 실링부는 상기 개구부에 삽입되고, 상기 개폐 부재의 상기 제2 개방 위치에서, 상기 제1 실링부는 상기 개구부로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  9. 제7항에 있어서, 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 각각 수직하고, 상기 개구부의 상기 제3 방향에서의 폭은, 상기 제1 실링부의 상기 제3 방향에서의 폭과 동일하고, 상기 리세스부의 상기 제3 방향에서의 폭은, 상기 제3 실링부의 상기 제3 방향에서의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연결부의 상기 제3 방향에서의 폭은, 상기 개구부의 상기 제3 방향에서의 폭보다 더 작고, 상기 제2 실링부의 상기 제3 방향에서의 폭은, 상기 리세스부의 상기 제3 방향에서의 폭보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 배터리 팩 하우징.
  11. 베이스 플레이트, 및 측벽을 포함하는 팩 하우징; 복수의 배터리 셀들을 포함하고, 상기 베이스 플레이트에 실장된 배터리 셀 어셈블리; 상기 측벽의 벤팅 홀에 설치된 솔레노이드 밸브; 및 상기 배터리 셀 어셈블리를 모니터링하고, 상기 솔레노이드 밸브를 제어하도록 구성된 BMS;를 포함하고, 상기 솔레노이드 밸브는 솔레노이드에 의해 형성된 자기장에 의해 이동된 플런저에 의해 유발된 유압으로 상기 벤팅 홀을 개방하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서, 상기 BMS는 상기 팩 하우징의 내부의 발화에 대응하여, 상기 솔레노이드 밸브가 상기 벤팅 홀을 개방시키기 위한 개방 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  13. 제11항에 있어서, 상기 BMS는 상기 팩 하우징의 내부 압력이 상기 팩 하우징의 외부 압력보다 낮아지는 것에 대응하여, 상기 솔레노이드 밸브가 상기 벤팅 홀을 폐쇄하기 위한 폐쇄 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
  14. 제11항에 있어서, 상기 배터리 팩 내부의 가스의 종류를 측정하도록 구성된 가스 센서, 및 상기 배터리 팩 내부의 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.

Description

배터리 팩 하우징 및 이를 포함하는 배터리 팩{BATTERY PACK HOUSING AND BATTERY PACK INCLUDING THE SAME} 본 발명은 배터리 팩 하우징 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 이차 전지는 일차 전지와 달리 복수번의 충방전이 가능하다. 이차 전지는 핸드셋, 노트북, 무선 청소기 등의 다양한 무선 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 최근, 에너지 밀도 개선 및 규모의 경제로 인해 이차 전지의 단위 용량당 제조 비용이 획기적으로 감소하고, BEV(battery electric vehicle)의 항속거리가 연료 차량과 동등한 수준으로 증가함에 따라, 이차 전지의 주요 쓰임새는 모바일 기기에서 모빌리티로 이동하고 있다. 모빌리티용 이차 전지가 강조되는 현재의 트렌드에서, 이차 전지 기술 개발의 주된 방향은 생산비용 절감과 및 안전성의 제고이다. 이차 전지는 BEV의 제조 원가에서 가장 큰 비중을 차지한다. 따라서, 내연기관 차량 대비 BEV의 점유율의 상승에 가장 중요한 요소는 이차 전지의 생산 비용이다. 생산 비용의 절감은, 원재료의 절감, 생산 공정의 스텝 수의 감축 및 택트 타임의 절감을 동해 달성될 수 있다. 이차 전지의 안전성은 모빌리티 탑승자의 생명과 직결되므로, 매우 중요하다. 이차 전지의 안전성 제고를 위한 주요 과제는 배터리 팩의 냉각 솔루션의 제공이다. 도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩 하우징의 상면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩 하우징의 단면도이다. 도 3 및 도 4는 예시적인 실시예들에 따른 솔레노이드 밸브의 단면도들이다. 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 개폐 부재의 사시도이다. 도 6 및 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 개폐 부재의 단면도들이다. 도 8은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 상면도이다. 도 9는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩의 단면도이다. 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 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다. (제1 실시예) 도 1은 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩 하우징(100)을 나타내는 상면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배터리 팩 하우징(100)을 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 A-A'를 따른 단면을 나타낸다. 도 3 및 도 4는 예시적인 실시예들에 따른 솔레노이드 밸브(115)를 나타내는 단면도들이다. 도 3은 솔레노이드 밸브(115)의 폐쇄 상태를 도시한다. 도 4는 솔레노이드 밸브(115)의 개방 상태를 도시한다. 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 개폐 부재(170)의 사시도이다. 도 6 및 도 7은 예시적인 실시예들에 따른 개폐 부재(170)의 단면도들이다. 도 6은 솔레노이드 밸브(115)의 폐쇄 상태에서의 개폐 부재(170)를 도시한다. 도 7은 솔레노이드 밸브(115)의 개방 상태에서의 개폐 부재(170)를 도시한다. 도 6의 좌측 단면은 도 5의 B-B'를 따른 단면을 나타내고, 도 6의 우측 단면은 도 5의 C-C'를 따른 단면을 나타낸다. 도 7의 좌측 단면은 도 5의 B-B'를 따른 단면을 나타내고, 도 7의 우측 단면은 도 5의 C-C'를 따른 단면을 나타낸다. 도 3, 도 4, 도 6, 및 도 7에서 도면 번호가 부여되지 않은 화살표는 기체의 흐름 방향을 나타낸다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 배터리 팩 하우징(100)은 베이스 플레이트(111), 센터 빔(112), 크로스 빔들(113), 측벽들(114A, 114B, 114C, 114D), 및 솔레노이드 밸브(115)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(111)의 실장면에 실질적으로 평행한 두 방향을 X 방향 및 Y 방향으로 정의하고, 베이스 플레이트(111)의 실장면에 실질적으로 수직한 방향을 Z 방향으로 정의한다. X 방향, Y 방향, 및 Z 방향 각각은 서로 실질적으로 수직할 수 있다. 따로 언급하지 않는 한, 방향에 대한 정의는 이하의 도면들에 대해서도 동일하다. 센터 빔(112)은 X 방향으로 연장될 수 있다. 센터 빔(112)은 베이스 플레이트(111)의 중심부에 있을 수 있다. 크로스 빔들(113)은 Y 방향으로 연장될 수 있다. 크로스 빔들(113) 각각은 센터 빔(112)과 Y 방향에서 교차할 수 있다. 센터 빔(112)은 배터리 팩 하우징(100) 내부에 실장되는 배터리 셀 어셈블리들을 X 방향에서 분리할 수 있다. 크로스 빔들(113) 각각은 배터리 팩 하우징(100) 내부에 실장되는 배터리 셀 어셈블리들을 Y 방향에서 분리할 수 있다. 측벽들(114A, 114B, 114C, 114D)은 센터 빔(112) 및 크로스 빔들(113)을 수평으로 둘러쌀 수 있다. 측벽들(114A, 114B, 114C, 114D) 각각은 베이스 플레이트(111)에 실질적으로 수직할 수 있다. 측벽들(114A, 114B, 114C, 114D) 각각은 베이스 플레이트(111)의 가장자리 상에 위치할 수 있다. 측벽(114A)은 벤팅 홀들(114H)을 포함할 수 있다. 배터리 팩 하우징(100)의 내부에서 발생하는 열 또는 고온의 가스는, 측벽(114A)의 벤팅 홀들(114H)을 통해 배출될 수 있다. 솔레노이드 밸브(115)는 측벽(114A)의 벤팅 홀들(114H) 각각에 결합될 수 있다. 솔레노이드 밸브(115)는 각각의 벤팅 홀들(114H)의 개폐를 가능하게 할 수 있다. 솔레노이드 밸브(115)는 플런저(151), 솔레노이드(152), 제1 밸브 하우징(161), 제2 밸브 하우징(162), 및 개폐 부재(170)를 포함할 수 있다. 플런저(151)는 솔레노이드(152)의 내부에 위치할 수 있다. 플런저(151)는 자성 재료를 포함할 수 있다. 플런저(151)는 철 또는 강철로 만들어진 금속 막대일 수 있다. 플런저(151)는 솔레노이드(152) 사이에서 Z 방향으로 왕복 직선 운동을 할 수 있다. 플런저(151)는 폐쇄 위치(도 3)와 개방 위치(도 4) 사이에서 왕복 직선 운동을 할 수 있다. 플런저(151)는 폐쇄 위치에서 격벽(161PW)의 연결 홀(161H)을 폐쇄할 수 있다. 플런저(151)는 개방 위치에서 격벽(161PW)의 연결 홀(161H)을 개방할 수 있다. 솔레노이드(152)는 플런저(151)를 둘러쌀 수 있다. 솔레노이드(152)는 나선형으로 감긴 전선 코일일 수 있다. 솔레노이드(152)에는 선택적으로 전류가 흐를 수 있다. 솔레노이드(152)에 전류가 흐를 경우, 솔레노이드(152)는 플런저(151)에 직선 운동을 위한 구동력을 제공할 수 있다. 솔레노이드(152)에 전류가 흐를 경우, 솔레노이드(152)의 내부에는 자기장이 형성될 수 있다. 솔레노이드(152)의 내부에 형성된 자기장은 자기력을 발생시킬 수 있다. 솔레노이드(152)에 의해 형성된 자기력에 의해, 플런저(151)는 폐쇄 위치(도 3)으로부터 개방 위치(도 4)로 이동할 수 있다. 솔레노이드(152)에 전류가 차단되면, 솔레노이드(152)의 내부에 형성된 자기장은 사라지고, 플런저(151)는 개방 위치(도 4)로부터 폐쇄 위치(도 3)로 돌아갈 수 있다. 솔레노이드(152)로의 전류 인가 및 차단은 BMS(Battery Management System)에 의해 제어될 수 있다. 제1 밸브 하우징(161)은 제1 수용 공간(161A), 및 제2 수용 공간(161B)을 포함할 수 있다. 제1 수용 공간(161A)과 제2 수용 공간(161B)의 사이에는 격벽(161PW)이 있을 수 있다. 격벽(161PW)은 연결 홀(161H)을 포함할 수 있다. 연결 홀(161H)은 제1 수용 공간(161A)과 제2 수용 공간(161B)을 연결시킬 수 있다. 플런저(151)의 폐쇄 위치(도 3)에서, 플런저(151)는 격벽(161PW)의 연결 홀(161H)을 폐쇄할 수 있다. 플런저(151)의 폐쇄 위치(도 3)에서, 제1 수용 공간(161A)과 제2 수용 공간(161B)은 서로 분리될 수 있다. 플런저(151)의 개방 위치(도 4)에서, 플런저(151)는 격벽(161PW)의 연결 홀(161H)을 개방할 수 있다. 플런저(151)의 개방 위치(도 4)에서, 제1 수용 공간(161A)과 제2 수용 공간(161B)은 연통될 수 있다. 제1 밸브 하우징(161)의 바닥부(161BW)는 개구부(161O)를 포함할 수 있다. 개구부(161O)는 제2 수용 공간(161B)과 연결될 수 있다. 제2 밸브 하우징(162)은 Z 방향에서 제1 밸브 하우징(161)의 하부에 위치할 수 있다. 제2 밸브 하우징(162)은 제1 밸브 하우징(161)과 Z 방향에서 이격될 수 있다. 제2 밸브 하우징(162)은 리세스부(162R)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제2 밸브 하우징(162)의 리세스부(162R)는 제1 밸브 하우징(161)의 개구부(161O)와 Z 방향에서 정렬될 수 있다. 제2 밸브 하우징(162)은 리세스부(162R)의 바닥면 상에 탄성 부재(180)를 포함할 수 있다. 탄성 부재(180)는 개폐 부재(170)의