JP2021516426A - バッテリーパック及びバッテリーパック組立装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の実施例によるバッテリーパックは、内部にバッテリーセルを収容するように構成されるハウジングユニットを含むことができ、ハウジングユニットは、第1接触面を備える第1ハウジングと、第1接触面に対向する第2接触面を備える第2ハウジングとを含むことができ、第1ハウジング及び第2ハウジングは、第1接触面及び第2接触面が互いに接触して互いに対して押圧された状態で溶接によって結合されることができ、第1ハウジングの外面には、第1ハウジングを第2ハウジングに向けて押圧する第1押圧モジュールが接触する第1支持部を備えることができ、第2ハウジングの外面には、第2ハウジングを第1ハウジングに向けて押圧する第2押圧モジュールが接触する第2支持部を備えることができる。

Description

本発明はバッテリーパック及びバッテリーパックを組み立てるのに使われるバッテリーパック組立装置に関するものである。
本出願は2019年01月03日付の韓国特許出願第2019−0000643号に基づく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この明細書の一部として含まれる。
最近、ノートブック型コンピュータ、スマートフォン、タブレット型コンピュータのような携帯用電子機器の需要が増大するのに従い、反復的な充放電の可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
また、携帯用電子機器のような小型装置だけではなく、自動車、ロボット、衛星のような中大型装置にも二次電池が広く用いられている。特に、化石燃料の枯渇及び環境汚染に対する関心が高くなるのに従い、ハイブリッド自動車と電気自動車に対する研究が活発に行われている。このようなハイブリッド自動車や電気自動車において最も核心的な部品はモーターに電力を供給するバッテリーパックである。バッテリーパックは複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを含み、複数のバッテリーセルが互いに直列及び/又は並列で連結されることにより、バッテリーモジュールの容量及び出力が増大する。
基本的に、バッテリーセルは、複数の電極板を分離膜を挟んで積層し、複数の電極板に複数の電極タブをそれぞれ溶接して電極組立体を形成した後、電極組立体をアルミニウムパウチで包んで密封する工程によって製造される。
バッテリーパックは、バッテリーセルを収容するように構成されるハウジングユニットを含む。ハウジングユニットは上部ハウジング及び下部ハウジングから構成され、上部ハウジング及び下部ハウジングが互いに結合されることによってハウジングユニットが組み立てられる。
ハウジングユニットを組み立てる過程では、上部ハウジングの接触面及び下部ハウジングの接触面が互いに接触した状態で上部ハウジングがジグによって下部ハウジングに対して押圧される。このような状態で、上部ハウジングの接触面及び下部ハウジングの接触面が互いに溶接されることによってハウジングユニットが組み立てられる。
従来のバッテリーパックの場合、ハウジングユニットを組み立てる過程で上部ハウジングのみジグによって押圧するので、上部ハウジングの接触面及び下部ハウジングの接触面が完全に接触しないことがあり、よって、上部ハウジングの接触面及び下部ハウジングの接触面が互いに適切に溶接されない問題が発生し得る。
また、従来のバッテリーパックの場合、ハウジングユニットを組み立てる過程で上部ハウジングのみジグによって押圧するので、上部ハウジングを押圧するための押圧力が作業者によって変わることがあり、これにより、上部ハウジング及び下部ハウジングの間の溶接状態が作業者によって変わることがあるので、バッテリーパックの品質が一様でない問題が発生し得る。
本発明は従来技術の問題を解決するためのものであり、本発明の目的は、ハウジングユニットを構成する第1ハウジング及び第2ハウジングを互いに対して一緒に押圧するように構成することにより、第1ハウジング及び第2ハウジングの間の溶接品質を向上することができるバッテリーパックを提供することにある。
本発明の他の目的は、第1押圧モジュール及び第2押圧モジュールを使って第1ハウジング及び第2ハウジングをそれぞれ互いに対して押圧するように構成することにより、第1ハウジング及び第2ハウジングの間の溶接品質を向上させることができるバッテリーパック組立装置を提供することにある。
前述した目的を達成するための本発明の実施例によるバッテリーパックは、内部にバッテリーセルを収容するように構成されたハウジングユニットを含むことができ、ハウジングユニットは、第1接触面を備える第1ハウジングと、第1接触面に対向する第2接触面を備える第2ハウジングとを含むことができ、第1ハウジング及び第2ハウジングは、第1接触面及び第2接触面が互いに接触して互いに対して押圧された状態で溶接によって結合することができ、第1ハウジングの外面には、第1ハウジングを第2ハウジングに向けて押圧する第1押圧モジュールが接触する第1支持部を備えることができ、第2ハウジングの外面には、第2ハウジングを第1ハウジングに向けて押圧する第2押圧モジュールが接触する第2支持部を備えることができる。
第1支持部は、第1ハウジングの外面から外側に突出し、第1接触面を含むフランジ形状に形成することができる。
第2支持部は、第2ハウジングの外面から外側に突出し、第2接触面を含むフランジ形状に形成することができる。
第1支持部は、第1ハウジングの外面から外側に突出するリブ形状に形成することができる。
第2支持部は、第2ハウジングの外面から外側に突出するリブ形状に形成することができる。
また、前述した目的を達成するための本発明の実施例によるバッテリーパック組立装置は、内部にバッテリーセルを収容するように構成され、第1ハウジング及び第2ハウジングを含むハウジングユニットを含むバッテリーパックを組み立てるように構成することができ、第1ハウジングの外面に形成された第1支持部に結合される第1押圧モジュールと、第2ハウジングの外面に形成された第2支持部に結合される第2押圧モジュールとを含むことができ、第1押圧モジュール及び第2押圧モジュールを互いに近接する方向に移動させて第1ハウジング及び第2ハウジングを互いに対して押圧することができる。
第1支持部は第1ハウジングの外面から突出することができ、第1ハウジングの周囲方向に延びることができ、第1押圧モジュールは第1ハウジングの周囲方向に延びて第1支持部全体を押圧するように構成することができる。
第2支持部は第2ハウジングの外面から突出することができ、第2ハウジングの周囲方向に延びることができ、第2押圧モジュールは第2ハウジングの周囲方向に延びて第2支持部全体を押圧するように構成することができる。
本発明の実施例によるバッテリーパックによれば、バッテリーパックのハウジングユニットを構成する第1ハウジング及び第2ハウジングがそれぞれ第1支持部及び第2支持部を備え、バッテリーパック組立装置の第1押圧モジュール及び第2押圧モジュールによって第1支持部及び第2支持部を互いに対して押圧することにより、第1ハウジングの第1接触面及び第2ハウジングの第2接触面が緊密に密着することができる。よって、第1接触面及び第2接触面を緊密に密着した状態で互いに溶接することができるので、第1接触面及び第2接触面を均一に溶接することができ、溶接不良が発生することを防止することができる。
本明細書に添付する次の図面は本発明の好適な実施例を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をもっと理解させる役割を果たすものであるので、本発明はその図面に記載した事項のみに限定されて解釈されてはいけない。
本発明の第1実施例によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図である。 本発明の第1実施例によるバッテリーパックを概略的に示す断面図である。 本発明の第1実施例によるバッテリーパックのハウジングユニットを組み立てる過程を概略的に示す断面図である。 本発明の第2実施例によるバッテリーパックを概略的に示す断面図である。 本発明の第3実施例によるバッテリーパックを概略的に示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例によるバッテリーパック及びバッテリーパック組立装置について説明する。
本発明の実施形態は通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供するものであるので、図面での構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために、誇張するか省略するか又は概略的に図示することができる。したがって、各構成要素の大きさ又は比率は実在の大きさ又は比率をそのまま反映するものではない。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。この説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使用した用語又は単語は通常的又は辞書的意味に限定して解釈されてはいけなく、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に合う意味と概念に解釈されなければならない。
図1は本発明の第1実施例によるバッテリーパックを概略的に示す斜視図、図2は本発明の第1実施例によるバッテリーパックを概略的に示す断面図である。
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施例によるバッテリーパックは、内部空間を有するハウジングユニット100と、ハウジングユニット100に形成される貫通ホール(図示せず)を通して外部に露出される電極ターミナル210、220と、ハウジングユニット100の内部に配置され、複数のバッテリーセル310を有するバッテリーモジュール300とを含む。
図1に示すように、電極ターミナル210、220は図1の上方に露出されるように構成することができる。
図1に示すように、ハウジングユニット100は略直方体の形状を有することができるが、本発明はこのようなハウジングユニット100の形状に限定されない。ハウジングユニット100はバッテリーモジュール300を外部環境から保護する役割をする。
ハウジングユニット100は、第1ハウジング(上部ハウジング)110及び第2ハウジング(下部ハウジング)120を含む。第1ハウジング110及び第2ハウジング120を互いに結合することにより、ハウジングユニット100の内部にバッテリーモジュール300を収容する内部空間を形成することができる。
第2ハウジング120の内部には複数のバッテリーセル310を収容することができる。例えば、バッテリーセル310はパウチ型バッテリーセルであってもよい。パウチ型バッテリーセル310は、複数の電極板を分離膜を挟んで積層して構成される電極組立体と、電極組立体を包むパウチとを含むことができる。第2ハウジング120は、バッテリーセル310の幅及び長さにそれぞれ対応する幅及び高さを有するバッテリーセル収容空間を有することができる。
第1ハウジング110及び第2ハウジング120はプラスチックからなることができる。第1ハウジング110及び第2ハウジング120は溶接(例えば、超音波溶接又はレーザー溶接)によって互いに接合することができる。第1ハウジング110及び第2ハウジング120が溶接によって互いに接合されることにより、ハウジングユニット100の内部は防塵及び防水の構造を有することができる。
第1ハウジング110は、第1ハウジング110の周囲方向に沿って連続的に形成される第1接触面111を備える。第2ハウジング120は、第2ハウジング120の周囲方向に沿って連続的に形成され、第1ハウジング110の第1接触面111に対向する第2接触面121を備える。第1ハウジング110の第1接触面111及び第2ハウジング120の第2接触面121は互いに対応する形状を有し、互いに緊密に接触するように形成される。
第1接触面111及び第2接触面121はそれぞれ溶接面としての機能を果たす。第1接触面111及び第2接触面121は互いに対して押圧された状態で溶接される。例えば、第1接触面111及び第2接触面121が互いに緊密に接触した状態で、第1接触面111及び第2接触面121の間に超音波振動又はレーザービームが印加されれば、第1接触面111を成す材料及び第2接触面121を成す材料が溶融して互いに融着し、これにより、第1ハウジング110及び第2ハウジング120を互いに接合することができる。
第1接触面111及び第2接触面121を互いに押圧することができるように、第1ハウジング110及び第2ハウジング120を互いに対して押圧して溶接するバッテリーパック組立装置400を備える。
図3は本発明の第1実施例によるバッテリーパックのハウジングユニットを組み立てる過程を概略的に示す断面図である。
図3に示すように、バッテリーパック組立装置400は、第1ハウジング110と接触して第1ハウジング110を第2ハウジング120に向けて押圧する第1押圧モジュール410と、第2ハウジング120と接触して第2ハウジング120を第1ハウジング110に向けて押圧する第2押圧モジュール420と、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420を互いに近接する方向に移動させるように制御する制御モジュール(図示せず)と、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって押圧された第1ハウジング110の第1接触面111及び第2ハウジング120の第2接触面121を互いに溶接する溶接モジュール(図示せず)とを含むことができる。
第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420は、例えば空圧又は油圧によって作動するアクチュエーター、電磁気的相互作用を用いるリニアモーター、ボールスクリュー装置などの直線移動機構と連結して互いに近接するか離隔するように移動するように構成することができる。第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420は互いに近接するように移動して第1ハウジング110及び第2ハウジング120を互いに対して押圧することができる。
溶接モジュールは、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって押圧された第1ハウジング110の第1接触面111及び第2ハウジング120の第2接触面121に超音波振動又はレーザービームを印加するように構成することができる。
第1ハウジング110及び第2ハウジング120が第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって互いに対して押圧されるので、第1接触面111及び第2接触面121が互いに対して押圧されて完全に接触することができる。第1接触面111及び第2接触面121を完全に接触することができるので、第1接触面111及び第2接触面121を均一に溶接することができる。
図3に示すように、第1ハウジング110を第1押圧モジュール410によって押圧することができるように、第1ハウジング110の外面には、第1押圧モジュール410と接触する第1支持部112を備えることができる。第1支持部112は第1ハウジング110の外面から外側に突出することができる。例えば、第1支持部112は第1ハウジング110の外面から外側に突出して第1接触面111を含むフランジ形状に形成することができる。この場合、第1支持部112は第1ハウジング110の外面から突出し、第1ハウジング110の周囲方向に連続的に延びて第1接触面111を形成することができる。
また、図3に示すように、第2ハウジング120を第2押圧モジュール420によって押圧することができるように、第2ハウジング120の外面には、第2押圧モジュール420と接触する第2支持部122を備えることができる。第2支持部122は第2ハウジング120の外面から外側に突出することができる。例えば、第2支持部122は第2ハウジング120の外面から外側に突出して第2接触面121を含むフランジ形状に形成することができる。この場合、第2支持部122は第2ハウジング120の外面から突出し、第2ハウジング120の周囲方向に連続的に延びて第2接触面121を形成することができる。
例えば、第1押圧モジュール410は第1ハウジング110の周囲方向に延びて第1支持部112の全体を押圧するように構成することができる。同様に、第2押圧モジュール420は第2ハウジング120の周囲方向に延びて第2支持部122の全体を押圧するように構成することができる。
本発明の第1実施例によるバッテリーパックによれば、バッテリーパックのハウジングユニット100を構成する第1ハウジング110及び第2ハウジング120がそれぞれ第1支持部112及び第2支持部122を備え、バッテリーパック組立装置400の第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって第1支持部112及び第2支持部122が互いに対して押圧されることにより、第1ハウジング110の第1接触面111及び第2ハウジング120の第2接触面121が緊密に完全に密着することができる。よって、第1接触面111及び第2接触面121を緊密に密着した状態で互いに溶接することができるので、第1接触面111及び第2接触面121を均一に溶接することができ、溶接不良が発生することを防止することができる。
また、本発明の第1実施例によるバッテリーパックによれば、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420の押圧力が第1支持部112の全体及び第2支持部122の全体に伝達されるので、第1接触面111及び第2接触面121をより緊密に接触して押圧することができる。
また、本発明の第1実施例によるバッテリーパックによれば、第1支持部112及び第2支持部122がそれぞれ第1接触面111及び第2接触面121を含むフランジ形状に形成されるので、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって第1支持部112及び第2支持部122が押圧されることにより、第1接触面111及び第2接触面121をより緊密に接触させて押圧することができる。
以下、図4を参照して本発明の第2実施例によるバッテリーパックについて説明する。前述した第1実施例で説明した構成要素と同じ構成要素に対しては同じ符号を付与し、これについての詳細な説明は省略する。
図4は本発明の第2実施例によるバッテリーパックを概略的に示す断面図である。
図4に示すように、本発明の第2実施例によるバッテリーパックの場合、第1ハウジング110を第1押圧モジュール410によって押圧することができるように、第1ハウジング110の外面には第1押圧モジュール410と接触する第1支持部112を備えることができる。第1支持部112は第1ハウジング110の外面から外側に突出するリブ形状を有することができる。第1支持部112は第2支持部122から離隔するように配置することができる。第1接触面111は第1支持部112から下方に延びる端部に形成することができる。この場合、第1支持部112は第1ハウジング110の周囲方向に連続的に延びることができる。他の例として、複数の第1支持部112は第1ハウジング110の周囲方向に所定の間隔で形成することができる。
また、第2ハウジング120を第2押圧モジュール420によって押圧することができるように、第2ハウジング120の外面には第2押圧モジュール420と接触する第2支持部122を備えることができる。第2支持部122は第2ハウジング120の外面から外側に突出することができる。例えば、第2支持部122は第2ハウジング120の外面から外側に突出して第2接触面121を含むフランジ形状に形成することができる。この場合、第2支持部122は第2ハウジング120の外面から突出し、第2ハウジング120の周囲方向に連続的に延びて第2接触面121を形成することができる。
本発明の第2実施例によるバッテリーパックによれば、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって第1支持部112及び第2支持部122を押圧することにより、第1接触面111及び第2接触面121を緊密に密着させることができるので、第1接触面111及び第2接触面121を均一に溶接することができる。
また、本発明の第2実施例によるバッテリーパックによれば、第1ハウジング110の第1接触面111と第1ハウジング110の第1支持部112が別個に分離されて形成されるので、第1押圧モジュール410の押圧位置による第1ハウジング110の第1支持部112の位置を第1接触面111の位置に関係なく自由に設計することができる。
以下、図5を参照して本発明の第3実施例によるバッテリーパックについて説明する。前述した第1実施例及び第2実施例で説明した構成要素と同じ構成要素に対しては同じ符号を付与し、これについての詳細な説明は省略する。
図5は本発明の第3実施例によるバッテリーパックを概略的に示す断面図である。
図5に示すように、本発明の第3実施例によるバッテリーパックの場合、第1ハウジング110を第1押圧モジュール410によって押圧することができるように、第1ハウジング110の外面には第1押圧モジュール410と接触する第1支持部112を備えることができる。第1支持部112は第1ハウジング110の外面から外側に突出することができる。例えば、第1支持部112は第1ハウジング110の外面から外側に突出し、第1接触面111を含むフランジ形状に形成することができる。この場合、第1支持部112は第1ハウジング110の外面から突出し、第1ハウジング110の周囲方向に連続的に延びて第1接触面111を形成することができる。
また、第2ハウジング120を第2押圧モジュール420によって押圧することができるように、第2ハウジング120の外面には第2押圧モジュール420と接触する第2支持部122を備えることができる。第2支持部122は第2ハウジング120の外面から外側に突出するリブ形状を有することができる。第2支持部122は第1支持部112から離隔するように配置することができる。第2接触面121は第2支持部122から上方に延びる端部に形成することができる。この場合、第2支持部122は第2ハウジング120の周囲方向に連続的に延びることができる。他の例として、複数の第2支持部122を第2ハウジング120の周囲方向に所定の間隔で形成することができる。
本発明の第3実施例によるバッテリーパックによれば、第1押圧モジュール410及び第2押圧モジュール420によって第1支持部112及び第2支持部122を押圧することにより、第1接触面111及び第2接触面121が緊密に密着することができるので、第1接触面111及び第2接触面121を均一に溶接することができる。
また、本発明の第3実施例によるバッテリーパックによれば、第2ハウジング120の第2接触面121と第2ハウジング120の第2支持部122が別個に分離されて形成されるので、第2押圧モジュール420の押圧位置による第2ハウジング120の第2支持部122の位置を第2接触面121の位置に関係なく自由に設計することができる。
本発明の実施例によるバッテリーパックは、バッテリーパックを電源として含むデバイスに適用可能である。
例えば、デバイスは、コンピュータ、携帯電話、ウェアラブル電子機器、動力工具(power tool)、電気自動車(Electric Vehicle:EV)、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電気二輪車、電気ゴルフカート、又は電力貯蔵装置であり得る。電力貯蔵装置は、電力需給の調節のためのスマートグリッドシステム又は電気自動車の充電所などの多くの分野及び場所に適用可能である。
本発明の好適な実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲はこのような特定の実施例に限定されず、請求範囲に記載した範疇内で適切に変更可能である。
100 ハウジングユニット
110 第1ハウジング
111 第1接触面
112 第1支持部
120 第2ハウジング
121 第2接触面
122 第2支持部
310 パウチ型バッテリーセル(バッテリーセル)
400 バッテリーパック組立装置
410 第1押圧モジュール
420 第2押圧モジュール

Claims (10)

  1. 内部にバッテリーセルを収容するように構成されたハウジングユニットを含むバッテリーパックであって、
    前記ハウジングユニットは、第1接触面を備える第1ハウジングと、前記第1接触面に対向する第2接触面を備える第2ハウジングと、を含み、
    前記第1ハウジング及び前記第2ハウジングは、前記第1接触面及び前記第2接触面が互いに接触して互いに対して押圧された状態で溶接によって結合されており、
    前記第1ハウジングの外面には、前記第1ハウジングを前記第2ハウジングに向けて押圧する第1押圧モジュールが接触する第1支持部を備え、
    前記第2ハウジングの外面には、前記第2ハウジングを前記第1ハウジングに向けて押圧する第2押圧モジュールが接触する第2支持部を備える、バッテリーパック。
  2. 前記第1支持部は、前記第1ハウジングの外面から外側に突出し、前記第1接触面を含むフランジ形状に形成されている、請求項1に記載のバッテリーパック。
  3. 前記第2支持部は、前記第2ハウジングの外面から外側に突出し、前記第2接触面を含むフランジ形状に形成されている、請求項1または2に記載のバッテリーパック。
  4. 前記第1支持部は、前記第1ハウジングの外面から外側に突出するリブ形状に形成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  5. 前記第2支持部は、前記第2ハウジングの外面から外側に突出するリブ形状に形成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 請求項1から5のいずれか一項に記載のバッテリーパックを備える、デバイス。
  7. 前記デバイスは、コンピュータ、携帯電話、ウェアラブル電子機器、動力工具(power tool)、電気自動車(Electric Vehicle:EV)、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電気二輪車、電気ゴルフカート、又は電力貯蔵装置のいずれか一つである、請求項6に記載のデバイス。
  8. 内部にバッテリーセルを収容するように構成され、第1ハウジング及び第2ハウジングを含むハウジングユニットを含むバッテリーパックを組み立てるように構成されたバッテリーパック組立装置であって、
    前記第1ハウジングの外面に形成された第1支持部に結合される第1押圧モジュールと、
    前記第2ハウジングの外面に形成された第2支持部に結合される第2押圧モジュールと、
    を含み、
    前記第1押圧モジュールが前記第1支持部に接触し、前記第2押圧モジュールが前記第2支持部に接触した状態で前記第1押圧モジュール及び前記第2押圧モジュールを互いに近接する方向に移動させて前記第1ハウジング及び前記第2ハウジングを互いに対して押圧する、バッテリーパック組立装置。
  9. 前記第1支持部は前記第1ハウジングの外面から突出し、前記第1ハウジングの周囲方向に延び、
    前記第1押圧モジュールは前記第1ハウジングの周囲方向に延びて前記第1支持部の全体を押圧するように構成されている、請求項8に記載のバッテリーパック組立装置。
  10. 前記第2支持部は前記第2ハウジングの外面から突出し、前記第2ハウジングの周囲方向に延び、
    前記第2押圧モジュールは前記第2ハウジングの周囲方向に延びて前記第2支持部の全体を押圧するように構成されている、請求項8または9に記載のバッテリーパック組立装置。
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