JP2020522104A - 電池パックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例による電池パックは、パックトレイ、前記パックトレイ上に位置する第１エックスバー、前記パックトレイ上に位置する複数の電池モジュール、前記電池モジュールの側面を覆う側面プレート、そして前記第１エックスバー上に位置し、前記第１エックスバーと重なって平行に配置される第２エックスバーを含み、前記側面プレートは、前記第１エックスバーと前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つと凹凸構造を形成して互いに結合する。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１７年１２月２６日付韓国特許出願第１０−２０１７−０１８０２５６号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。

本発明は、電池パックおよびその製造方法に関し、より具体的に電池モジュールを載置するための固定構造を有する電池パックおよびその製造方法に関する。

モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することに伴い、エネルギー源として二次電池の需要が急激に増加している。これによって、多様な要求に応えることができる二次電池に対する研究が多く行われている。

二次電池は、携帯電話、デジタルカメラ、ノートパソコンなどのモバイル機器だけでなく、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの動力装置に対するエネルギー源としても多くの関心を集めている。

携帯電話、カメラなどの小型デバイスには一つの電池セルがパックされている小型電池パックが使用されるが、ノートパソコン、電気自動車などの中大型デバイスには二つまたはそれ以上の電池セルを並列および／または直列に連結した電池モジュールまたは電池パックがパックされている中型または大型電池パックが使用されている。

多数の電池セルを連結して電池パックを構成する場合、２以上の電池セルを含む電池モジュールを先に構成し、多数の電池モジュールを含む電池モジュールアセンブリーを構成し、電池モジュールアセンブリーにその他構成要素を追加して電池パックを構成する方法が一般的である。したがって、電池パックを構成する時、多数の電池モジュールの間に電気的連結および機械的連結が電池モジュールアセンブリーの形状を決定することができる。

図１は従来技術による電池パック構造を概略的に示す図面である。図１を参照すると、複数の電池モジュール１１０をパックトレイ１００上に整列し、載置ボルト１３０を通じてパックトレイ１００に載置し、隣接する電池モジュール１１０の間に衝撃吸収柱１２０を形成して電池パック構造の剛性を向上させることができる。しかし、載置ボルト１３０のための別途の空間が必要であり、衝撃吸収柱１２０が占める空間により電池パックのエネルギー密度を向上させるのに制限を受ける。

本発明の実施例の目的は、載置のための別途の空間なしに電池パックの剛性を補強し、電池モジュールを固定することができる電池パックおよびその製造方法を提供することにある。

しかし、本発明の実施例が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。

本発明の一実施例による電池パックは、パックトレイ、前記パックトレイ上に位置する第１エックスバー、前記パックトレイ上に位置する複数の電池モジュール、前記電池モジュールの側面を覆う側面プレート、および前記第１エックスバー上に位置し、前記第１エックスバーと重なって平行に配置される第２エックスバーを含み、前記側面プレートは、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つと凹凸構造を形成して互いに結合される。

前記第１エックスバーと前記第２エックスバーは、複数の締結部材により結合されてもよい。

前記締結部材は、ボルト締結構造からなってもよい。

前記ボルト締結構造は、前記第２エックスバーを貫通して前記第１エックスバーの少なくとも一部を通過するボルトを含むことができる。

前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凸部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凹部とを含むことができる。

前記凹凸構造は、複数の凹凸部を含み、前記複数の凹凸部は、前記第１エックスバーの両側にそれぞれ形成された凹部と、前記第１エックスバーを間に置いて互いに隣接する２個の側面プレートの端部の下端にそれぞれに形成された凸部とにより形成された第１凹凸部および第２凹凸部、そして前記第２エックスバーの両側にそれぞれ形成された凹部と、前記互いに隣接する２個の側面プレートの端部の上端にそれぞれに形成された凸部とにより形成された第３凹凸部および第４凹凸部を含むことができる。

前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凹部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凸部とを含むことができる。

前記第１エックスバーは

形状を有し、前記第２エックスバーは

形状を有することができる。

前記第１エックスバーと前記第２エックスバーは、前記複数の電池モジュールのうち、互いに隣接する電池モジュールの間に位置してもよい。

前記電池モジュールは、長辺と短辺を有する長方形であり、前記第１エックスバーと前記第２エックスバーは、前記電池モジュールの短辺と対応するように配置されてもよい。

本発明の一実施例によるデバイスは、前述した電池パックを含むことができる。

本発明の一実施例による電池パック製造方法は、複数の電池モジュールを含む電池パック製造方法において、パックトレイ上に

形状の第１エックスバーを付着する段階、前記複数の電池モジュールが配置される空間を区画する複数の側面プレートと前記第１エックスバーとを凹凸構造により互いに結合する段階、前記第１エックスバー上に

形状の第２エックスバーを配置する段階、そして前記複数の側面プレートの間に前記複数の電池モジュールを配置する段階を含む。

前記第２エックスバーは、前記第１エックスバーと重なって平行に延びるように配置してもよい。

前記電池パック製造方法は、前記第１エックスバーと前記第２エックスバーを複数のボルト締結構造により結合する段階をさらに含むことができる。

前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凸部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凹部とを含むように形成してもよい。

前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凹部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凸部とを含むように形成してもよい。

実施例によれば、電池モジュールの側面プレートを電池パックのエックスバー（Ｘ−ｂａｒ）に組み立てることによって電池モジュールを電池パックに載置するようにして側面プレートが電池パックの衝撃吸収柱の役割を果たすことができるようにする。

電池パックのエックスバーを二つに分離して電池パック剛性を補強すると同時に、電池モジュールを固定する役割を果たすことができるようにする。

電池モジュールの載置のための別途の空間が不要であるため、電池パックのエネルギー密度を向上させることができる。

従来技術による電池パック構造を概略的に示す図面である。 本発明の一実施例による電池パックを示す斜視図である。 図２に示した電池パックの一部分を示す部分斜視図である。 図２の電池パックで１行の電池モジュール除去した分解図である。 図３の切断線Ａ−Ａによる断面図である。 図３のＦ方向から見た正面図である。 本発明の一実施例による電池パックの側面プレートを示す部分斜視図である。 図６の凹凸構造の変形例を示す正面図である。 本発明の一実施例による電池パック製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電池パック製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電池パック製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電池パック製造方法を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電池パック製造方法を示す斜視図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ず図示されたところに限定されない。図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ず重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。

また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図２は本発明の一実施例による電池パックを示す斜視図である。

図２を参照すると、本発明の一実施例による電池パックは、パックトレイ２００上に位置する複数の電池モジュール２１０ａ、２１０ｂを含む。複数の電池モジュール２１０ａ、２１０ｂは、図２で４個のみが図示されているが、本実施例による電池パックは、パックトレイ２００上にｙ方向に沿って二つの行にそれぞれ電池モジュール２１０ａ、２１０ｂが６個配置されてもよい。図２で複数の電池モジュール２１０ａ、２１０ｂは、二つの行にそれぞれ６個配列されている構造を有するが、必要な容量および電池パックが装着される対象構造物により２行および６列の構造はいくらでも変形可能である。図示していないが、電池モジュールは２以上の電池セルを含む。

図２で各行の電池モジュール２１０ａ、２１０ｂの間には、第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂが配置されており、複数の側面プレート２２０が電池モジュール２１０ａ、２１０ｂの側面を覆っている。この時、複数の側面プレート２２０は、第１エックスバー２３０ａおよび第２エックスバー２３０ｂを基準に分離されていてもよい。

図３は図２に示した電池パックの一部分を示す部分斜視図である。図４は図２の電池パックで１行の電池モジュールを除去した分解図である。

図３および図４を参照すると、本実施例で電池モジュール２１０の側面は、複数の側面プレート２２０で覆われている。これについては後述する電池パック製造方法で具体的に説明する。

図３で複数の電池モジュールのうち、互いに隣接する電池モジュール２１０ａ、２１０ｂが会う境界領域を中心として部分図示している。図２で互いに隣接する第１電池モジュール２１０ａと第２電池モジュール２１０ｂの間に第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂを含むエックスバー２３０が位置する。図３および図４を参照すると、第１エックスバー２３０ａはｙ軸方向に沿って長く延びており、第２エックスバー２３０ｂは第１エックスバー２３０ａ上に配置され、第１エックスバー２３０ａと重なって平行に延びている。つまり、第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂは、互いにｚ軸方向に重なり、ｙ軸方向に長く延びる棒形であってもよい。第１エックスバー２３０ａは

形状を有し、第２エックスバー２３０ｂは

形状を有することができる。

第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂは、複数の締結部材２５０により結合されている。締結部材２５０は、ボルト締結構造からなっていてもよい。

側面プレート２２０は、

形状を有する第１エックスバー２３０ａおよび／または

形状を有する第２エックスバー２３０ｂと凹凸構造を形成し、このような構造を通じて側面プレート２２０が第１エックスバー２３０ａおよび／または第２エックスバー２３０ｂに組み立てられる。したがって、このように電池モジュールを電池パックに載置する構造を通じて、側面プレート２２０は従来電池パック構造の剛性を向上させるために形成した多数の衝撃吸収柱の役割を果たすことができる。

図５は図３の切断線Ａ−Ａによる断面図である。

図５を参照すると、締結部材２５０は、第２エックスバー２３０ｂを貫通して第１エックスバー２３０ａの少なくとも一部を通過するボルトを含むことができる。

図６は図３のＦ方向から見た正面図である。図７は本発明の一実施例による電池パックの側面プレートを示す部分斜視図である。

図６を参照すると、第１エックスバー２３０ａの両側および第２エックスバー２３０ｂの両側と結合するように側面プレート２２０の端部の両縁のうちの少なくとも一つにフック形状の凸部（突出部）が形成されている。具体的に、側面プレート２２０の端部の両縁と第１エックスバー２３０ａは凹凸部２３５ａ、２３５ｂを形成し、側面プレート２２０の端部の両縁と第２エックスバー２３０ｂは凹凸部２３５ｃ、２３５ｄを形成する。

凹凸部２３５は、側面プレート２２０の端部と第１エックスバー２３０ａが会う部分および／または側面プレート２２０の端部と第２エックスバー２３０ｂが会う部分で少なくとも一つ形成されてもよい。具体的に図６では、第１エックスバー２３０ａの両側にそれぞれ形成された凹部と、第１エックスバー２３０ａを間に置いて互いに隣接する２個の側面プレート２２０の端部の下端にそれぞれ形成された凸部とにより形成された第１凹凸部２３５ａおよび第２凹凸部２３５ｂ、そして第２エックスバー２３０ｂの両側にそれぞれ形成された凹部と、互いに隣接する２個の側面プレート２２０の端部の上端にそれぞれ形成された凸部とにより形成された第３凹凸部２３５ｃおよび第４凹凸部２３５ｄを含む複数の凹凸部２３５を示している。

凹凸部２３５の役割が側面プレート２２０と第１エックスバー２３０ａおよび／または第２エックスバー２３０ｂの組み立てにより電池モジュールを電池パックに載置するためのものであるため、固定力の向上のために、図６に図示したように、側面プレート２２０の端部の両縁と第１エックスバー２３０ａおよび第２エックスバー２３０ｂが会う部分に総４個が形成されるか４個以上凹凸部２３５が形成されることが好ましい。ただし、第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂのうちのいずれか一つと側面プレート２２０の間に形成された凹凸部により必要な固定力を確保することができれば、変形実施例として第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂのうちのいずれか一つと側面プレート２２０の間でのみ凹凸構造を形成し、他の一つと側面プレート２２０の間には凹凸構造を形成しなくてもよい。

図７を参照して側面プレート２２０構造についてより具体的に説明すると、最右側部分が側面プレート２２０の端部に該当し、側面プレート２２０の端部の両縁にはそれぞれ凸部２３４が形成されている。このような凸部２３４は、図６の第１エックスバー２３０ａおよび第２エックスバー２３０ｂそれぞれの左側および右側に形成された凹部と噛み合って凹凸部２３５を形成する。このような凹凸部２３５構造の変形例として、図８を参照すると、側面プレート２２０’の端部の両縁にそれぞれ凹部が形成され、これに噛み合う凸部が第１エックスバー２３０ａ’および第２エックスバー２３０ｂ’それぞれの左側および右側に形成されることもできる。

前述した電池パックは、多様なデバイスに適用可能である。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用可能であるが、これに制限されず、電池パックを用いることができる多様なデバイスに適用可能である。

以下、図９乃至図１３を参照して、前述した本発明の一実施例による電池パック製造方法について説明する。

図９乃至図１３は本発明の一実施例による電池パック製造方法を示す斜視図である。

図９および図１０を参照すると、パックトレイ２００上に

形状の第１エックスバー２３０ａを付着する。第１エックスバー２３０ａは、溶接によりパックトレイ２００と付着されてもよい。図１０に示したように、第１エックスバー２３０ａには複数の開口が形成されている。

図１１を参照すると、複数の電池モジュールが配置される空間を区画するように複数の側面プレート２２０をパックトレイ２００上に配置し、この時、側面プレート２２０の端部の下端のフック形状が第１エックスバー２３０ａの凹部にかかるようにできる。これと関連して図６を参考にすることができる。

図１２を参照すると、第１エックスバー２３０ａの上に

形状の第２エックスバー２３０ｂを配置する。この時、第２エックスバー２３０ｂの凹部が側面プレート２２０の端部の上端のフック形状にかかるようにできる。第２エックスバー２３０ｂは、第１エックスバー２３０ａと重なって平行に延びることができる。これと関連して図６を参考にすることができる。

図１３を参照すると、複数の側面プレート２２０の間に複数の電池モジュール２１０ａ、２１０ｂを配置し、第１エックスバー２３０ａと第２エックスバー２３０ｂが締結部材２５０により結合される。締結部材２５０は、複数のボルト締結構造であってもよい。

以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

２００：パックトレイ
２１０、２１０ａ、２１０ｂ：電池モジュール
２２０：側面プレート
２３０：第１エックスバー
２４０：第２エックスバー
２５０：締結部材

Claims (16)

1. パックトレイ、
   前記パックトレイ上に位置する第１エックスバー、
   前記パックトレイ上に位置する複数の電池モジュール、
   前記電池モジュールの側面を覆う側面プレート、および
   前記第１エックスバー上に位置し、前記第１エックスバーと重なって平行に配置される第２エックスバーを含み、
   前記側面プレートは、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つと凹凸構造を形成して互いに結合される電池パック。
2. 前記第１エックスバーと前記第２エックスバーは、複数の締結部材により結合される、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記締結部材は、ボルト締結構造からなる、請求項２に記載の電池パック。
4. 前記ボルト締結構造は、前記第２エックスバーを貫通して前記第１エックスバーの少なくとも一部を通過するボルトを含む、請求項３に記載の電池パック。
5. 前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凸部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凹部とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記凹凸構造は、複数の凹凸部を含み、
   前記複数の凹凸部は、
   前記第１エックスバーの両側にそれぞれ形成された凹部と、前記第１エックスバーを間に置いて互いに隣接する２個の側面プレートの端部の下端にそれぞれに形成された凸部とにより形成された第１凹凸部および第２凹凸部、そして
   前記第２エックスバーの両側にそれぞれ形成された凹部と、前記互いに隣接する２個の側面プレートの端部の上端にそれぞれに形成された凸部とにより形成された第３凹凸部および第４凹凸部を含む、請求項５に記載の電池パック。
7. 前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凹部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凸部とを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池パック。
8. 前記第１エックスバーは
   

   

   形状を有し、前記第２エックスバーは
   

   

   形状を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池パック。
9. 前記第１エックスバーと前記第２エックスバーは、前記複数の電池モジュールのうち、互いに隣接する電池モジュールの間に位置する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電池パック。
10. 前記電池モジュールは、長辺と短辺を有する長方形であり、前記第１エックスバーと前記第２エックスバーは、前記電池モジュールの短辺と対応するように配置される、請求項９に記載の電池パック。
11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電池パックを含むデバイス。
12. 複数の電池モジュールを含む電池パック製造方法において、
    パックトレイ上に
    

    

    形状の第１エックスバーを付着する段階、
    前記複数の電池モジュールが配置される空間を区画する複数の側面プレートと前記第１エックスバーとを凹凸構造により互いに結合する段階、
    前記第１エックスバー上に
    

    

    形状の第２エックスバーを配置する段階、そして
    前記複数の側面プレートの間に前記複数の電池モジュールを配置する段階を含む電池パック製造方法。
13. 前記第２エックスバーは、前記第１エックスバーと重なって平行に延びるように配置する、請求項１２に記載の電池パック製造方法。
14. 前記第１エックスバーと前記第２エックスバーを複数のボルト締結構造により結合する段階をさらに含む、請求項１２または１３に記載の電池パック製造方法。
15. 前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凸部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凹部とを含むように形成する、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の電池パック製造方法。
16. 前記凹凸構造は、前記側面プレートの端部の両縁のうちの少なくとも一つに形成された凹部と、前記第１エックスバーおよび前記第２エックスバーのうちの少なくとも一つに形成された凸部とを含むように形成する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の電池パック製造方法。

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