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WO2015170920A1 - 노이즈 저감 부재를 포함하는 전지팩 - Google Patents

노이즈 저감 부재를 포함하는 전지팩 Download PDF

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WO2015170920A1
WO2015170920A1 PCT/KR2015/004614 KR2015004614W WO2015170920A1 WO 2015170920 A1 WO2015170920 A1 WO 2015170920A1 KR 2015004614 W KR2015004614 W KR 2015004614W WO 2015170920 A1 WO2015170920 A1 WO 2015170920A1
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WO
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battery
wall
capacitor
battery pack
external input
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2015/004614
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
노태환
김태혁
이윤희
이진규
정준희
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to EP15788593.0A priority patent/EP3142170B1/en
Priority to PL15788593T priority patent/PL3142170T3/pl
Priority to JP2016562757A priority patent/JP6487461B2/ja
Priority to US15/304,288 priority patent/US10326175B2/en
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the base plate may be provided with a conductive portion for grounding the first capacitor and the second capacitor, the first capacitor and the second capacitor through the conductive portion in the chassis (Chassis) of the vehicle on which the battery pack is mounted It may be grounded.
  • the said electroconductive part can be formed by not painting a part of the insulating paint currently formed in the said base plate as a whole.
  • the battery pack As one specific example of the present invention, the battery pack, the battery pack, and
  • a sensing assembly mounted on top of the battery modules to detect a voltage
  • the battery cell may be mounted in a battery cartridge having a frame structure.
  • the cartridge may be composed of at least a pair of plate-like frame for fixing the outer peripheral surface of the battery cell in a state in which at least one side of both sides of the battery cell is open.
  • the present invention also provides a device including the battery pack as a power source.
  • the battery module 110 includes a battery cell 10, a cartridge 20, a cooling member 30, a buffer member 40, an insulation member 50, an end plate 60, It consists of a bus bar assembly 80 and a cooling manifold 90.
  • the battery cell 10 is a pouch type battery cell having a structure in which an outer circumferential surface is sealed after embedding an electrode laminate in a case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer, and having a positive electrode terminal 11 and a negative electrode terminal 12 on one side thereof. Is formed on the same line.
  • Fasteners 21, 51, and 61 are formed at four corners of the cartridge 20, the insulating member 50, and the end plate 60, respectively, and constitute the battery module 110 arranged as described above.
  • the fastening bolts 70 are inserted into the fasteners 21, 51, and 61 so that these members are coupled and fixed.
  • FIG. 4 is a perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a perspective view of the battery pack with the pack housing of Figure 4 is removed
  • Figure 6 is a side view of Figure 5 7 is a plan view of an inner surface of the rear outer wall of the battery pack of FIG. 4
  • FIG. 8 is a perspective view of the rear outer wall of the battery pack of FIG. 4.
  • the first capacitor 144 is electrically connected to the positive terminal 146 of the external input / output terminal 141
  • the second capacitor 145 is electrically connected to the negative terminal 147 of the external input / output terminal 141. It is.
  • the first capacitor 144 and the second capacitor 145 are grounded to the base plate 120 via the outer wall 140 in a state of being electrically connected to each other, and a conductive portion (not shown) formed in the base plate 120. (Not shown) is grounded to a chassis of a vehicle (not shown) to which the battery pack 100 is mounted.
  • the Y-capacitor configured as described above has a characteristic that AC current flows without passing DC, noise generated from the inverter flows to the grounded base plate 120, and finally, the base plate 120 is grounded. Noise will flow into the chassis (not shown).

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Abstract

본 발명은 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈이 둘 이상 배열된 상태로 팩 하우징과 베이스 플레이트 사이의 공간에 내장되어 있는 구조의 전지팩으로서, 상기 베이스 플레이트의 일측인 제 1 면과 타측인 제 2 면에는 각각 제 1 벽 및 제 2 벽이 위치하고, 상기 제 1 벽 및 제 2 벽에는 각각 외부 입출력 단자가 위치하며; 상기 전지모듈들은 상호 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결된 상태에서 상기 외부 입출력 단자에 연결되어 있고, 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 상의 외부 입출력 단자에 인접하는 일측에는 캐패시터(Capacitor)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

노이즈 저감 부재를 포함하는 전지팩
본 발명은 노이즈 저감 부재를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성에 의해, 다수의 전지셀 또는 전지모듈을 전기적으로 연결한 전지팩이 사용된다. 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서, 다수의 전지셀들 또는 전지모듈을 직렬 연결할 수 있다.
이 같은 전지팩은, 전기 자동차에 장착되어 있는 인버터 등과 연결되는 경우, 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈로 인해 전지팩 전체의 출력이 불안정해질 수 있는 문제가 있다.
구체적으로, 인버터는 전지팩으로부터 들어오는 직류 전류를 고속 스위칭을 행하여 교류전류로 변환하는 과정에서 노이즈 전류를 생성하게 된다. 상기와 같이 생성된 노이즈 전류는 인버터와 전지팩의 외부 입출력 단자를 연결하는 전원선을 통해 전도되거나, 전자유도 및 정전유도 등을 통해 유도되어 외부 입출력 단자의 출력단에 영향을 끼치게 된다. 이는 전지팩의 출력의 안정성을 악화시킨다, 즉 출력이 오르내리게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지팩이 자동차 등에 장착되어 사용되는 경우, 전지팩에 연결된 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈로 인해 전지팩의 출력이 간섭받는 것을 방지하여, 전지팩의 출력의 안정성을 향상시킬 수 있고, 전지팩의 조립 및 수리 중 작업자가 고전압에 노출되는 것을 방지할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈이 둘 이상 배열된 상태로 팩 하우징과 베이스 플레이트 사이의 공간에 내장되어 있는 구조의 전지팩으로서,
상기 베이스 플레이트의 일측인 제 1 면과 타측인 제 2 면에는 각각 제 1 벽 및 제 2 벽이 위치하고, 상기 제 1 벽 및 제 2 벽에는 각각 외부 입출력 단자가 위치하며;
상기 전지모듈들은 상호 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결된 상태에서 상기 외부 입출력 단자에 연결되어 있고, 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 상의 외부 입출력 단자에 인접하는 일측에는 캐패시터(Capacitor)가 장착되어 있을 수 있다.
상기 캐패시터는 상기 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽을 경유하여 베이스 플레이트에 접지되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 벽은 전면 외벽일 수 있고 상기 제 1 면은 베이스 플레이트의 전면일 수 있으며, 상기 제 2 벽은 후면 외벽일 수 있고 상기 제 2 면은 베이스 플레이트의 후면일 수 있다.
상기 캐패시터는 직류 전류의 흐름은 막고, 교류 전류의 흐름은 흐르게 하는 특성을 갖는 일반적인 구조의 캐패시터 일 수 있다. 그에 따라, 상기 캐패시터는 노이즈 전류를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 전지팩은, 캐패시터가 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있고, 제 1 벽 또는 제 2 벽을 경유하여 베이스 플레이트에 접지되어 있으므로, 전지팩이 자동차 등에 장착되어 사용되는 경우, 전지팩에 연결된 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈로 인해 전지팩의 출력이 간섭받는 것을 방지하여, 전지팩의 출력의 안정성을 향상시킬 수 있고, 전지팩의 조립 및 수리 중 작업자가 고전압에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 전지모듈들과 후면 외벽 사이에는 BDU(Battery Disconnect Unit)가 장착되어 있고, 상기 전지모듈들은 BDU를 경유하여 상기 후면 외벽에서 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 전지모듈들은 BDU에 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 상기 BDU는 상기 전면 외벽 및 후면 외벽에 위치하고 있는 외부 입출력 단자로, 상기 전지모듈들로부터 집하된 전기를 각각 분배하는 구조일 수 있다. .
상기 BDU와 외부 입출력 단자는 상기 후면 외벽에서 버스 바 또는 와이어에 의해 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 상기 캐패시터는 상기 버스 바 또는 와이어에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 제 1 벽 또는 제 2 벽 상의 또 하나의 외부 입출력 단자에 인접하는 타측에는 또 하나의 캐패시터가 장착되어 있을 수 있고, 상기 또 하나의 캐패시터는 상기 또 하나의 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 구체적인 예에서, 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽의 외면에는 제 1 벽 또는 제 2 벽으로부터 외향 돌출된 커넥터부가 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽의 내면에는 커넥터부에 전기적으로 연결된 상태로 외부 입출력 단자가 내향 돌출되어 있을 수 있으며, 상기 외부 입출력 단자의 일측에 캐패시터 수납부가 위치하고, 상기 캐패시터는 캐패시터 수납부에 장착되어 있을 수 있다. 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽의 내면은 전지모듈들이 내장되어 있는 전지팩 내부 방향 면을 의미하며, 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽의 외면은 전지팩 외부 방향 면을 의미한다.
상기 캐패시터 수납부는 볼트 및 너트에 의해 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽에 장착되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 캐패시터는 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터로 이루어져 있을 수 있고, 상기 제 1 캐패시터는 외부 입출력 단자의 양극단자에 전기적으로 연결되어 있을 수 있으며, 상기 제 2 캐패시터는 외부 입출력 단자의 음극 단자에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터는 상호 전기적으로 연결된 상태에서 접지되어 있을 수 있다. 따라서, 전지팩의 조립 공정 중 캐패시터를 외벽을 경유하여 베이스 플레이트에 접지하는 공정을 간소화 할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 플레이트에는 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터가 접지되는 도전부가 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터는 상기 도전부를 거쳐 전지팩이 장착되는 차량의 섀시(Chassis)에 접지되어 있을 수 있다. 상기 도전부는, 상기 베이스 플레이트에 전체적으로 형성되어 있는 절연성 도색 중 일부를 도색하지 않음으로써 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 구체적인 예로서, 상기 전지팩은,
상기 전지모듈들의 상단에 장착되어 전압을 검출하는 센싱 어셈블리;
상기 전지모듈들을 지지할 수 있도록, 전지모듈들의 상단에 배열 방향으로 장착되어 있는 한 쌍의 텐션 바들(tension bars);
상기 전지모듈에서 최외측 전지모듈들의 외측에 인접하여 장착되는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
상기 엔드 플레이트의 일측에 장착되어 있는 BMS(battery management system);
를 추가로 포함하고 있을 수 있고,
상기 배열된 전지모듈들은 베이스 플레이트 상에 탑재되고, 상기 팩 하우징은 전지모듈들과 BMS를 감싸면서 팩 하우징의 외주면이 베이스 플레이트와 전면 및 후면 외벽들과 결합되어 있을 수 있다.
상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 라미네이트 시트는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 형태로 이루어져 있고, 상기 수지 실란트층이 상호 열융착되는 형태일 수 있다.
상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 예를 들어, 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층은, 예를 들어, 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 사용될 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
상기 전지셀은 프레임 구조의 전지 카트리지 내부에 장착되어 있을 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 카트리지는 전지셀의 양 측면 중 적어도 일측면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 고정하는 적어도 한 쌍의 판상형 프레임으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전지팩은 상기 전지모듈들 중 최내측에 위치하는 전지모듈들 사이에 장착되는 미들 플레이트를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
구체적으로, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 중 어느 하나에 본 발명에 따른 전지팩이 장착되는 경우, 상기 전지팩은 운전석 및 조수석 사이의 공간에 장착되어 있을 수 있고, 그에 따라, 전지팩은 그것이 장착되는 차량의 사이드 크러쉬 빔을 관통하여 장착되게 되고, 단절된 사이드 크러쉬 빔을 지지할 수 있도록 전지팩의 내부에는 사이드 크러쉬 빔과 접하는 크러쉬 빔을 포함하는 미들 플레이트가 장착되어 있을 수 있다.
상기 전지모듈은 장방형 구조로 이루어져 있고, 전극단자들이 상면을 향하도록 정립된 상태에서 측면이 상호 접하는 배열로 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 전지모듈은 정립된 상태에서 전지모듈의 높이가 폭보다 상대적으로 큰 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 전지모듈의 폭, 즉, 상기 전지셀들이 상호 계면이 접합하도록 배열되는 방향에서의 길이는, 상기 전지모듈의 높이의 50% 내지 80%의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
또한, 상기 전지팩은 상기 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 외면들 사이의 공간에 개재되어 있는 탑 스페이서(top spacer)를 추가로 포함하고 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 캐패시터의 허용 전압은 DC 0 V 내지 1000 V 이하 일 수 있다. 상기 캐패시터의 전압이 DC 1000 V 를 초과하는 경우에는, 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈를 적절히 제거할 수 없다.
상기 전지셀은 리튬 이차 전지일 수 있고, 구체적으로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는, 구체적으로, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
상기한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 분해도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈과 홀드다운 브라켓에 대한 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 5은 도 4의 팩 하우징이 제거된 전지팩의 사시도이다;
도 6은 도 5의 전지팩의 측면도이다;
도 7은 도 4의 전지팩의 후면 외벽의 내면방향 정면도이다;
도 8은 도 4의 전지팩의 후면 외벽의 사시도이다;
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 회로도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지모듈의 분해도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈과 홀드다운 브라켓에 대한 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전지모듈(110)은 전지셀(10), 카트리지(20), 냉각 부재(30), 완충 부재(40), 절연 부재(50), 엔드 플레이트(60), 버스 바 어셈블리(80) 및 냉각 매니폴드(90)로 이루어져 있다.
전지셀(10)은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조의 파우치형 전지셀로서, 일변에 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)가 동일선 상에 형성되어 있다.
카트리지(20)의 중앙 부위에는 전지셀들(10)을 장착하기 위한 전지셀 수납부(22)가 형성되어 있고, 2개의 전지셀들(10)이 그 사이에 냉각 부재(30)가 개재된 상태로 전지셀 수납부(22)의 전면 및 후면 양 방향에 장착된다.
이와 같이, 전지셀(10) 및 냉각 부재(30)가 장착된 복수의 카트리지(20)는 전지셀(10)의 측면이 접하는 방향으로 배열되고, 최외곽에 위치에 전지셀들(10)에는 완충 부재(40)가 장착되고, 완충 부재(40)에는 절연 부재(50)가 덧대어지며, 마지막으로 절연 부재(50) 위로 엔드 플레이트(60)가 장착된다.
카트리지(20), 절연 부재(50) 및 엔드 플레이트(60) 각각의 4개의 모서리에는 체결구들이(21, 51, 61) 형성되어 있고, 상기한 바와 같이 배열된 전지모듈(110)을 이루는 부재들은 체결구들(21, 51, 61)에 체결 볼트(70)가 삽입되어 이들 부재들이 결합 및 고정되는 구조로 이루어져 있다.
이와 같이 연결된 전지셀들(10)의 상단에는 센싱 어셈블리(80)가 장착되고, 센싱 어셈블리(80)는 전지셀들(10)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하고, 전압을 검출하고 안전 소자를 구비하여 전지모듈(110)이 이상작동하는 경우에 전기 흐름을 차단하는 기능을 수행한다.
전지셀들(10)의 하단에는 냉각 매니폴드(90)가 장착된다. 냉각 매니폴드(90)는 냉각 부재들(30)의 냉매 도관(31)과 연결되어 냉매 도관(31)에 냉매를 흐르게 한다.
도 3을 참조하면, 복수의 전지모듈(110)은 측면 방향으로 배열되어 베이스 플레이트(120) 상에 장착 되고, 고정 부재인 홀드 다운 브라켓(180)에 의해 고정된다. 구체적으로, 전지모듈(110)의 하단 돌출부(도 1: 111)의 상단을 홀드 다운 브라켓(180)이 가압하고, 홀드 다운 브라켓(180)은 볼트 및 너트를 이용하여 베이스 플레이트(120)에 고정되는 구조로 이루어져 있다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 팩 하우징이 제거된 전지팩의 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 측면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 4의 전지팩의 후면 외벽의 내면방향 평면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 4의 전지팩의 후면 외벽의 사시도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 전지팩(100)은 전지모듈들(110), 베이스 플레이트(120), 센싱 어셈블리(도시하지 않음), 텐션 바들(도시하지 않음), 전면 외벽(130), 후면 외벽(140), BMS(150), BDU(190), 팩 하우징(160) 및 탑 스페이서(170)로 이루어져 있다.
전지모듈들(110)은 베이스 플레이트(120) 상에 측면이 상호 접하도록 배열되어 있고, 전지모듈들(110)의 가운데에는 미들 플레이트(101)가 장착되어 있다.
베이스 플레이트(120)의 전면과 후면에는 각각 전면 외벽(130) 및 후면 외벽(140)이 위치하고, 전면 외벽(130) 및 후면 외벽(140)에는 각각 외부 입출력 단자(131, 141)가 형성되어 있다.
전지모듈들(110)은 상호 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결된 상태에서 BDU(190)에 연결되어 있고, BDU(190)는 전면 외벽(130) 및 후면 외벽(140) 상의 외부 입출력 단자(131, 141)에 버스 바에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
전지모듈들(110)의 상단에는 전압을 검출하는 센싱 어셈블리가 장착되어 있고, 센싱 어셈블리의 양단으로는 텐션 바들이 전지모듈들(110)을 지지할 수 있도록, 전지모듈들(110)의 상단에 전지모듈들(110)의 배열 방향으로 장착되어 있다.
최외측 전지모듈(110)의 외측에는 BMS(150)가 인접하여 장착되어 있고, 팩 하우징(160)은 전지모듈들(110)과 BMS(150)를 감싸면서 하단이 베이스 플레이트(120)와 결합되어 있다. 팩 하우징(160)과 베이스 플레이트(120)는 볼트 및 너트(도시하지 않음)에 의해 결합되어 있다.
팩 하우징(160)의 내면과 전지모듈들(110)의 상단면들 사이의 공간에는 탑 스페이서(170)가 개재되어 있다.
전지모듈(110)은 장방형 구조로 이루어져 있고, 전지모듈(110)의 높이(H)는 그것의 폭(W)보다 상대적으로 큰 구조이며, 구체적으로 전지모듈(110)의 폭(W) 그것의 높이(H)의 60%정도의 길이로 이루어져 있다.
후면 외벽(140)의 외면에는 외벽으로부터 외향 돌출된 커넥터부(142)가 형성되어 있고, 후면 외벽(140)의 내면에는 커넥터부(142)에 전기적으로 연결된 상태로 외부 입출력 단자(141)가 내향 돌출되어 있으며, 상기 외부 입출력 단자(141)의 일측에 캐패시터 수납부(143)가 위치하고, 제 1 캐패시터(144) 및 제 2 캐패시터(145)는 캐패시터 수납부(143)에 장착되어 있다.
제 1 캐패시터(144)는 외부 입출력 단자(141)의 양극단자(146)에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제 2 캐패시터(145)는 외부 입출력 단자(141)의 음극 단자(147)에 전기적으로 연결되어 있다.
제 1 캐패시터(144) 및 제 2 캐패시터(145)는 상호 전기적으로 연결된 상태에서 외벽(140)을 경유하여 베이스 플레이트(120)에 접지되어 있고, 베이스 플레이트(120)에 형성되어 있는 도전부(도시하지 않음)를 거쳐 전지팩(100)이 장착되는 차량(도시하지 않음)의 섀시에 접지되어 있다.
도 9에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 회로도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 외부 입출력 단자(141)에 연결된 인버터(200)로부터 발생한 노이즈(점선 화살표)는 전원선을 통하거나, 전자유도 및 정전유도 등을 통해 외부 입출력 단자의 출력단으로 전파되기 때문에, 전지팩의 출력의 안정성에 영향을 끼치게 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, Y-캐패시터는, 외부 입출력 단자(141)의 양극 단자(146)에 제 1 캐패시터(144)를 연결하고 베이스 플레이트(120)에 접지하며, 외부 입출력 단자(141)의 음극 단자(147)에 제 2 캐패시터(145)를 연결하고 베이스 플레이트(120)에 접지하는 구조로 이루어 진다.
이와 같이 구성된 Y-캐패시터는 직류는 통과시키지 않고 교류전류는 흐르게 하는 특성을 가지므로, 인버터로부터 발생한 노이즈를 접지된 베이스 플레이트(120)로 흘려보내고, 최종적으로 베이스 플레이트(120)가 접지된 차량의 섀시(도시하지 않음)로 노이즈를 흘려 보내게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이, 본원발명에 따른 전지팩은, 외부 입출력 단자의 출력단에 Y-캐패시터를 전기적으로 연결하고, 연결된 캐패시터를 전지 케이스 및 차량의 섀시에 접지함으로써, 전지팩에 연결된 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈로 인해 전지팩의 출력이 간섭받는 것을 방지하여, 전지팩의 출력의 안정성을 향상시킬 수 있고, 전지팩의 조립 및 수리 중 작업자가 고전압에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 캐패시터가 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있고, 전면 및 후면 외벽을 경유하여 베이스 플레이트에 접지되어 있으므로, 전지팩이 자동차 등에 장착되어 사용되는 경우, 전지팩에 연결된 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈로 인해 전지팩의 출력이 간섭받는 것을 방지하여, 전지팩의 출력의 안정성을 향상시킬 수 있고, 전지팩의 조립 및 수리 중 작업자가 고전압에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 캐패시터가 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있고, 제 1 벽 또는 제 2 벽을 경유하여 베이스 플레이트에 접지되어 있으므로, 전지팩이 자동차 등에 장착되어 사용되는 경우, 전지팩에 연결된 인버터 등으로부터 발생하는 노이즈로 인해 전지팩의 출력이 간섭받는 것을 방지하여, 전지팩의 출력의 안정성을 향상시킬 수 있고, 전지팩의 조립 및 수리 중 작업자가 고전압에 노출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (24)

  1. 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈이 둘 이상 배열된 상태로 팩 하우징과 베이스 플레이트 사이의 공간에 내장되어 있는 구조의 전지팩으로서,
    상기 베이스 플레이트의 일측인 제 1 면과 타측인 제 2 면에는 각각 제 1 벽 및 제 2 벽이 위치하고, 상기 제 1 벽 및 제 2 벽에는 각각 외부 입출력 단자가 위치하며;
    상기 전지모듈들은 상호 전기적으로 직렬 또는 병렬 연결된 상태에서 상기 외부 입출력 단자에 연결되어 있고, 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 상의 외부 입출력 단자에 인접하는 일측에는 캐패시터(Capacitor)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터는 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽을 경유하여 베이스 플레이트에 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벽은 전면 외벽이고 상기 제 1 면은 베이스 플레이트의 전면이며, 상기 제 2 벽은 후면 외벽이고 상기 제 2 면은 베이스 플레이트의 후면인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전지모듈들과 후면 외벽 사이에는 BDU(Battery Disconnect Unit)가 장착되어 있고, 상기 전지모듈들은 BDU를 경유하여 상기 후면 외벽에서 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 BDU와 외부 입출력 단자는 상기 후면 외벽에서 버스 바 또는 와이어에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 버스 바 또는 와이어에 상기 캐패시터가 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽 상의 또 하나의 외부 입출력 단자에 인접하는 타측에는 또 하나의 캐패시터가 장착되어 있고, 상기 또 하나의 캐패시터는 상기 또 하나의 외부 입출력 단자에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽의 외면에는 제 1 벽 또는 제 2 벽으로부터 외향 돌출된 커넥터부가 형성되어 있고, 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽의 내면에는 커넥터부에 전기적으로 연결된 상태로 외부 입출력 단자가 내향 돌출되어 있으며, 상기 외부 입출력 단자의 일측에 캐패시터 수납부가 위치하고, 상기 캐패시터는 캐패시터 수납부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 캐패시터 수납부는 볼트 및 너트에 의해 상기 제 1 벽 또는 제 2 벽에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터는 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터로 이루어져 있고, 상기 제 1 캐패시터는 외부 입출력 단자의 양극단자에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제 2 캐패시터는 외부 입출력 단자의 음극 단자에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터는 상호 전기적으로 연결된 상태에서 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터가 접지되는 도전부가 베이스 플레이트에 형성되어 있고, 상기 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터는 도전부를 거쳐 전지팩이 장착되는 차량의 섀시(Chassis)에 접지되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은,
    상기 전지모듈들의 상단에 장착되어 전압을 검출하는 센싱 어셈블리;
    상기 전지모듈들을 지지할 수 있도록, 전지모듈들의 상단에 배열 방향으로 장착되어 있는 한 쌍의 텐션 바들(tension bars);
    상기 전지모듈에서 최외측 전지모듈들의 외측에 인접하여 장착되는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 및
    상기 엔드 플레이트의 일측에 장착되어 있는 BMS(battery management system);
    를 추가로 포함하고,
    상기 배열된 전지모듈들은 베이스 플레이트 상에 탑재되고, 상기 팩 하우징은 전지모듈들과 BMS를 감싸면서 팩 하우징의 외주면이 베이스 플레이트와 전면 및 후면 외벽들과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩,
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전지 카트리지 내부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 카트리지는 전지셀의 양 측면 중 적어도 일 측면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 고정하는 적어도 한 쌍의 판상형 프레임으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈들 중 최내측에 위치하는 전지모듈들 사이에 장착되는 미들 플레이트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 장방형 구조로 이루어져 있고, 전극단자들이 상면을 향하도록 정립된 상태에서 측면이 상호 접하는 배열로 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전지모듈은 정립된 상태에서 전지모듈의 높이가 폭보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 10 항에 있어서, 상기 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 외면들 사이의 공간에 개재되어 있는 탑 스페이서(top spacer)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 캐패시터의 허용 전압은 DC 0 V 내지 1000 V 이하인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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