JP2022534953A - 電池パックおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は構造を単純化した電池パックおよびその製造方法に関し、上部ケースおよび下部ケース；前記上部ケースと前記下部ケースの間で、電池モジュールが積層されている電池モジュール積層体；前記積層された電池モジュールの左右方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる縦角管；前記積層された電池モジュールの上下方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる垂直角管；および前記積層された電池モジュールの前後方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる横角管を含み、前記縦角管は複数形成され、前記複数の縦角管は、前記積層された電池モジュールの間に、最上段および最下段で前記左右方向に形成された電池モジュールのすべてと結合するように、上下方向に積層配置され、前記垂直角管は複数形成され、前記複数の垂直角管は、前記電池モジュール積層体の４方向の外郭で、前記積層された縦角管の上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記縦角管の一部分のすべてとそれぞれ結合し、前記横角管は複数形成され、前記複数の横角管は、前記複数の垂直角管の外側で、前記複数の垂直角管の前記前後方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記垂直角管の一部分のすべてとそれぞれ結合する。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１９年１０月１４日付韓国特許出願第１０－２０１９－０１２７００９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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、電池パックおよびその製造方法に関し、より詳細には構造を単純化した電池パックおよびその製造方法に関する。
二次電池はモバイル機器および電気自動車などの多様な製品群においてエネルギ源として多くの関心を集めている。このような二次電池は化石燃料を使用する既存製品の使用に代わる有力なエネルギ資源として、エネルギ使用による副産物が発生しないため環境に優しいエネルギ源として脚光を浴びている。
最近、二次電池のエネルギ貯蔵源としての活用をはじめとして大容量二次電池の構造に対する必要性が高まるにつれ、多数の二次電池が直列／並列に連結された電池モジュールを集合させたマルチモジュール構造の電池パックに対する需要が増加している。
一方、複数の電池セルを直列／並列に連結して電池パックを構成する場合、少なくとも一つの電池セルからなる電池モジュールを構成し、このような少なくとも一つの電池モジュールを用いて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。
このような電池パックは上部ケースおよび下部ケース、上部ケースと下部ケースの間で電池モジュールが積層されている電池モジュール積層体、電池モジュール積層体の電池モジュールを固定させる複数の角管を含む。
従来の間接水冷式電池モジュールは、電池モジュールの下部に液状冷媒が流れる冷却プレート（heat sink）が取り付けられた状態でパックトレーに通常１層のみで取り付けられていた。これは一般的に電池パックを乗用車の座席空間の下の底に低くかつ広く配置するからである。
最近では乗用車だけでなく、トラックのような商用車（commercial vehicle）などにおいても電気駆動の開発がなされている。このようにトラックの場合、既存燃料タンクが配置されていた位置（具体的には前の車軸の後の左右側面の貨物室の下部空間）に駆動用電池を位置させる需要がある。このように商用車に取り付けられる電池パックは乗用車とは異なり高さが高い直六面体形状を有さざるを得ず、多数の電池モジュールを配置するためには電池モジュールの多層配置が行われざるを得ない。同時に電池パックの位置が車両を基準に最外郭に配置されて衝突事故を考慮して高い圧搾（crush）安全性が求められる実情である。
本発明の解決しようとする課題は、圧搾安定性に優れると同時に構造が単純な電池モジュール固定構造を有す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。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
前記課題を実現するための本発明の一実施形態による電池パックは、上部ケースおよび下部ケース；前記上部ケースと前記下部ケースの間で、電池モジュールが積層されている電池モジュール積層体；前記積層された電池モジュールの左右方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる縦角管；前記積層された電池モジュールの上下方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる垂直角管；および前記積層された電池モジュールの前後方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる横角管を含み、前記縦角管は複数形成され、前記複数の縦角管は、前記積層された電池モジュールの間に、最上段および最下段で前記左右方向に形成された電池モジュールのすべてと結合するように、上下方向に積層配置され、前記垂直角管は複数形成され、前記複数の垂直角管は、前記電池モジュール積層体の４方向の外郭で、前記積層された縦角管の上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記縦角管の一部分のすべてとそれぞれ結合し、前記横角管は複数形成され、前記複数の横角管は、前記複数の垂直角管の外側で、前記複数の垂直角管の前記前後方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記垂直角管の一部分のすべてとそれぞれ結合する。
前記課題を実現するための本発明の一実施形態による電池パックの製造方法は、電池モジュール積層体にマウンティングされる複数の縦角管を積層された電池モジュールの間に、最上段および最下段で左右方向に形成された電池モジュールのすべてと結合するように、上下方向に積層配置する段階；複数の垂直角管を、前記電池モジュール積層体の４方向の外郭で、前記積層された縦角管の上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記縦角管の一部分のすべてとそれぞれ結合させる段階；および複数の横角管を、前記複数の垂直角管の外側で、前記複数の垂直角管のうちの前後方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記垂直角管の一部分のすべてとそれぞれ結合させる段階を含む。
前記複数の縦角管は、前記積層された電池モジュールの最下段の両端に形成された複数の第１縦角管；前記積層された電池モジュールの最下段で、前記複数の第１縦角管の間に形成された少なくとも一つの第２縦角管；前記積層された電池モジュールの最上段および前記積層された電池モジュールの間に形成された複数の縦角管の両端に形成された複数の第３縦角管；および前記積層された電池モジュールの最上段に形成された前記複数の第３縦角管を除いた前記複数の第３縦角管の間に形成された少なくとも一つの第４縦角管を含み得る。
前記電池モジュールと前記複数の縦角管の間に形成されたヒートシンクおよび前記ヒートシンクと前記ヒートシンクの下側に位置する電池モジュールの間に配置され、前記ヒートシンクを前記電池モジュールに密着させるヒートシンクインシュレータをさらに含み得る。
前記複数の第１縦角管および前記複数の第３縦角管は前記ヒートシンクと結合され得る。
前記複数の第１縦角管および前記複数の第３縦角管それぞれの両側には連結部が形成され、前記連結部を介して前記複数の第１縦角管または前記複数の第３縦角管は前記ヒートシンクと結合し得る。
前記少なくとも一つの第２縦角管および前記少なくとも一つの第４縦角管は切開部が形成され、前記切開部には前記ヒートシンクが挿入され得る。
前記ヒートシンクインシュレータは、中央に形成された第１ヒートシンクインシュレータ；および両側に形成された第２、３ヒートシンクインシュレータを含み、前記第２縦角管は２個以上で形成され、前記第１ヒートシンクインシュレータは前記複数の第２縦角管の間および前記複数の第４縦角管の間に形成され、前記第２、３ヒートシンクインシュレータは、前記両端の第１縦角管と最も隣接する前記第２縦角管の間および前記両端の第３縦角管と最も隣接する前記第４縦角管の間にそれぞれ形成され得る。
前記ヒートシンクに冷却水を供給する冷却水パイプをさらに含み、前記冷却水パイプは前記電池モジュール積層体の一面に形成され得る。
前記ヒートシンクインシュレータの一側には挟み部が形成され、前記挟み部により前記冷却水パイプが固定され得る。
前記複数の第１縦角管および前記少なくとも一つの第２縦角管には前記電池モジュール積層体を支持し、前記下部ケースと結合される支え部が形成され得る。
前記複数の垂直角管は、前記複数の第１縦角管のうちの一つおよび前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管とすべて結合する複数の第１垂直角管；および前記複数の第２縦角管のうちの一つおよび前記複数の第２縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第４縦角管および前記第３縦角管のうちの一つとすべて結合する複数の第２垂直角管を含み得る。
前記第１垂直角管の一側には複数の縦角管連結部が形成され、前記複数の縦角管連結部は、前記複数の第１縦角管のうちの一つに形成された第１垂直角管連結部および前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管に形成された第１垂直角管連結部と結合し得る。
前記第２垂直角管の一側には複数の縦角管連結部が形成され、前記複数の縦角管連結部は、前記複数の第２縦角管のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部、前記複数の第４縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第４縦角管に形成された第２垂直角管連結部および前記複数の第３縦角管のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部と結合し得る。
前記複数の垂直角管は、前記複数の第１縦角管のうちの一つおよび前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管とすべて結合する複数の第２垂直角管を含み、前記第２垂直角管の一側には複数の縦角管連結部が形成され、前記複数の縦角管連結部は、前記複数の第１縦角管のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部および前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管に形成された第２垂直角管連結部と結合し得る。
前記複数の横角管は、前後方向に同じ軸上に位置する前記複数の第２垂直角管と結合し得る。
前記複数の横角管には複数の垂直角管連結部が形成され、前記複数の垂直角管連結部は、前記複数の第２垂直角管に形成された横角管連結部と結合し得る。
前記電池モジュール積層体を前記下部ケースに固定させる複数のブラケットをさらに含み得る。
前記複数の横角管を結合する段階後、ブラケットにより前記電池モジュール積層体を下部ケースに固定する段階および上部ケースを前記下部ケースに結合させる段階をさらに含み得る。
本発明の一実施形態による電池パックおよびその製造方法は、種数が最大に単純化された角管を活用して積層された電池モジュールを固定させることによって、電池モジュールの圧搾安定性が向上すると同時に軽量化および価格競争力においても優位を占めることができる効果を提供する。
本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
本発明の一実施形態による第１、２縦角管およびヒートシンクインシュレータを示す斜視図である。 組み立てられた図１の構成および本発明の一実施形態によるヒートシンクと電池モジュールを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による複数の電池モジュールが複数の縦角管と共に積層される様子を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による第１縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態による第２縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態による第３縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態による第４縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態による電池モジュール積層体に縦角管が結合された様子を示す図である。 図８の構成および本発明の一実施形態による複数の垂直角管を示す図である。 本発明の一実施形態による第１垂直角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態による第２垂直角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 図９の電池モジュール積層体に複数の垂直角管が結合された様子を示す図である。 図１２の構成および本発明の一実施形態による横角管を示す図である。 本発明の一実施形態による横角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 図１２の電池モジュール積層体に複数の横角管が結合された様子を示す図である。 本発明の一実施形態によるＢＭＳ、ＢＤＵが電池モジュール積層体に結合された様子を示す図である。 図１６の正面図である。 図１６の後面図である。 図１６の上面図である。 図１９のＡ－Ａ’部分を示す断面図である。 本発明の一実施形態による電池モジュール積層体、上下部ケースおよびブラケットを示す図である。 本発明の一実施形態による下部ケースを示す図である。 本発明の一実施形態による上下部ケースが組み立てられた様子を示す図である。
以下で説明される実施形態は発明の理解を深めるために例示的に示すものであり、本発明はここで説明される実施形態とは異なり、多様に変形して実施できることを理解しなければならない。ただし、本発明を説明するにあたり関連する公知機能あるいは構成要素に係る具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明および具体的な図示を省略する。また、添付する図面は発明の理解を深めるために実際の縮尺のとおりに示したものではなく、一部の構成要素のサイズを誇張して示す場合もある。
本出願で使用される第１、第２の用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、構成要素は用語によって限定されない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
また、本出願で使用される用語は単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、権利範囲を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を示さない限り、複数の表現を含む。本出願で「含む」、「からなる」または「構成される」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解しなければならない。
後述する発明の内容に対応する図面の順序は本発明の一実施形態による電池パックの組み立て過程を順に示している。また、後述する本発明を形成する構成の配置方向について、選択図である図１５に示す前後方向、左右方向、上下方向に対応する方向に記述する。前記方向の基準は本発明の電池モジュールの配置方向に従うものである。
以下、図１ないし図８を主に参照して、本発明の一実施形態による縦角管および縦角管と連結された周辺構成について説明する。
図１は本発明の一実施形態による第１、２縦角管およびヒートシンクインシュレータを示す斜視図である。図２は組み立てられた図１の構成および本発明の一実施形態によるヒートシンクと電池モジュールを示す斜視図である。図３は本発明の一実施形態による複数の電池モジュールが複数の縦角管と共に積層される様子を示す斜視図である。図４は本発明の一実施形態による第１縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図５は本発明の一実施形態による第２縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図６は本発明の一実施形態による第３縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図７は本発明の一実施形態による第４縦角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図８は本発明の一実施形態による電池モジュール積層体に縦角管が結合された様子を示す図である。
先に、図８を参照して複数の縦角管の全般的な配置を調べる。
複数の縦角管３００は、積層された電池モジュール２１０の前後方向に形成され、電池モジュール積層体２００にマウンティングされ、積層された電池モジュール２１０の間、最上段および最下段で左右方向に形成された電池モジュール２１０のすべてと結合するように上下方向に積層配置される。
このような電池モジュール積層体２００の複数の電池モジュール２１０を固定する複数の縦角管３００は、積層された電池モジュール２１０の最下段の両端に形成された複数の第１縦角管３１０、積層された電池モジュール２１０の最下段で、複数の第１縦角管３１０の間に形成された少なくとも一つの第２縦角管３２０、積層された電池モジュール２１０の最上段および積層された電池モジュールの間に形成された複数の縦角管３００のうち両端に形成された複数の第３縦角管３３０、積層された電池モジュールの最上段に形成された複数の第３縦角管３３０を除いた複数の第３縦角管３３０の間に形成された少なくとも一つの第４縦角管３４０を含み得る。
本発明の一実施形態によれば、第２縦角管３２０は、電池モジュール積層体２００の両端下段に位置する第１縦角管３１０の間で、両端の第１縦角管３１０と同じ間隔を維持する２個の第２縦角管３２０として配置される。
また、本発明の一実施形態によれば、第４縦角管３４０は、電池モジュール積層体２００の両端に形成された複数の第３縦角管３３０のうちの同じ平面上に位置する２個の第３縦角管３３０の間で、両端の第３縦角管３３０と同じ間隔を維持する２個の第４縦角管３４０として配置される。また積層された電池モジュール２１０のそれぞれの下段両端に位置する複数の第３縦角管３３０の上下方向の積層位置に対応するように第３縦角管３３０の間に第４縦角管３４０が２個ずつ上下方向に積層配置される。
本発明の一実施形態によれば、電池モジュール２１０は上下方向に４段に積層配置され、４段それぞれの電池モジュール２１０層の両端に第３縦角管３３０と、第３縦角管３３０の間で第３縦角管３３０と一定の間隔を維持するように配置された２個の第４縦角管３４０が４段に積層配置される。
以下、図１および図２を主に参照して、本発明の一実施形態によるヒートシンク６００およびヒートシンクインシュレータ６１０の配置について説明する。
図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール２１０は、複数の電池モジュール２１０が水平方向に結合される。本発明の一実施形態によれば、２個の電池モジュール２１０が、電池モジュール２１０の長手方向と垂直である方向に結合することができる。前述したように、２個の電池モジュール２１０が上下方向に積層配置されて電池モジュール積層体２００を構成することができる。
図２を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール２１０の下段にはヒートシンク６００が配置される。また、ヒートシンク６００の下段にはヒートシンクインシュレータ６１０およびヒートシンクインシュレータ６１０を固定する第１縦角管３１０が配置される。
ヒートシンク６００は電池モジュール２１０と複数の縦角管３００の間に形成され得る。本発明による電池モジュールは間接水冷式モジュールとして、電池モジュールの下側に位置するヒートシンク６００により電池モジュールで発生する熱を冷却させることができる。したがって、ヒートシンク６００は電池モジュール２１０の下段に密着配置される。
ヒートシンク６００の両端には連結部６０１が形成され得る。図２に示すように、連結部６０１は第１縦角管３１０に形成された連結部３１１と結合することができる。本発明の一実施形態によれば、連結部６０１はヒートシンク６００の両端に２個ずつ形成され得、第１縦角管３１０に形成された連結部３１１も両側に２個形成され、ヒートシンク６００の連結部６０１と第１縦角管３１０の連結部３１１を互いに結合することができる。この際、ヒートシンク６００の平面内の流動を抑制するために、第１縦角管３１０の連結部３１１とヒートシンク６００の連結部６０１はボルトおよびナットで締結固定される。
本発明の一実施形態によれば、２個の電池モジュール２１０が上下方向に積層配置され、ヒートシンク６００は各層に形成された２個の電池モジュール２１０の下段にそれぞれ配置される。したがって、上下方向に積層されたそれぞれの電池モジュール２１０の下段にヒートシンク６００が密着するように配置され、すべての電池モジュール２１０で発生する熱を冷却することができる。
図２に示す電池モジュール２１０の下段に形成されたヒートシンク６００、第１縦角管３１０の構成は、図３に示すように上側に積層配置される電池モジュール２１０の構造に同様に適用することができる。ただし、上側に積層される構造では、図３に示すように第１縦角管３１０の位置に第３縦角管３３０が形成され得る。
したがって、最下段に形成された電池モジュール２１０の下側に形成されたヒートシンク６００の他にも、上側に積層配置された電池モジュール２１０のそれぞれの下側に形成されたヒートシンク６００の両端にも図２に示すような連結部６０１が形成されており、この際、連結部６０１は図６に示す第３縦角管３３０に形成された連結部３３１と結合することができる。本発明の一実施形態によれば、最下段の電池モジュール２１０より上側に形成されたヒートシンク６００の連結部６０１も、同様に最下段の電池モジュール２１０の下側に形成されたヒートシンク６００と同じ構造で形成され、第３縦角管３３０に形成された連結部３３１も、両側に２個形成され、ヒートシンク６００の連結部６０１と第３縦角管３３０の連結部３３１を各層ごとに互いに結合することができる。同様にヒートシンク６００の平面内の流動を抑制するために、第３縦角管３３０の連結部３３１とヒートシンク６００の連結部６０１はボルトおよびナットで締結固定することができる。
ヒートシンク６００の中央部の下側には、第２縦角管３２０が配置される。図５を参照すると、第２縦角管３２０の中央部分には切開部３２３が形成され、ヒートシンク６００の中央部は切開部３２３に挿入されて第２縦角管３２０により固定される。
図２に示すヒートシンク６００および第２縦角管３２０の構成は図３に示すように上側に積層配置される電池モジュール２１０の構造に同様に適用することができる。ただし、上側に積層される構造では、図３に示すように第２縦角管３２０の位置に第４縦角管３４０が形成され得る。
ヒートシンクインシュレータ６１０はヒートシンク６００とヒートシンク６００の下側に位置した電池モジュール２１０の間に配置され、ヒートシンク６００を電池モジュール６１０に密着させることができる。ヒートシンクインシュレータ６１０は電気的絶縁および熱的断熱性能に優れるプラスチックで形成され得る。
本発明の一実施形態による複数の角管は、ボルトナット組み立てのための一定程度の厚さが求められ、電池モジュールの積層高さを最小化するためにヒートシンクをより薄く形成する過程で、複数の角管よりヒートシンクの厚さがさらに薄くなる。
このように角管の厚さよりヒートシンクの厚さがさらに薄くなることにより、電池モジュールとヒートシンクとの間に間隔が生じ得るため、電池モジュール下段とヒートシンクの間の間隔を解消するために、ヒートシンクインシュレータ６１０をヒートシンク６００の下段に配置してヒートシンク６００を電池モジュール２１０に密着させることができる。
本発明の一実施形態によれば、ヒートシンク６００の厚さはサーマルパッドを含めて１０ｍｍであり、ヒートシンクインシュレータ６１０の厚さは１５ｍｍであり、角管の厚さは２５ｍｍである。これにより、ヒートシンク６００とヒートシンクインシュレータ６１０により角管の厚さが形成する空間を埋められることがわかる。
ヒートシンクインシュレータ６１０は、中央に形成された第１ヒートシンクインシュレータ６１１および両側に形成された第２，３ヒートシンクインシュレータ６１２，６１３を含み得る。第１ヒートシンクインシュレータ６１１は複数の第２縦角管３２０の間に形成され得、第２，３ヒートシンクインシュレータ６１２，６１３は複数の第２縦角管３２０と両端の第１縦角管３１０の間に形成され得る。
本発明の一実施形態によれば、図２に示すように、第１ヒートシンクインシュレータ６１１は２個の第２縦角管３２０の間に形成され得、第２，３ヒートシンクインシュレータ６１２，６１３は電池モジュール積層体２００の両端に形成された第１縦角管３１０と、第１縦角管３１０のそれぞれと最も隣接する第２縦角管３２０の間に形成され得る。
図２に示すヒートシンク６００の下段に形成されたヒートシンクインシュレータ６１０および第１，２縦角管３１０，３２０の構成は、図３に示すように上側に積層配置される電池モジュール２１０の構造に同様に適用することができる。ただし、上側に積層される構造では、図３に示すように第１縦角管３１０の位置に第３縦角管３３０が、第２縦角管３２０の位置に第４縦角管３４０が形成され得る。
より詳細には、図３に示すように、第１ヒートシンクインシュレータ６１１は２個の第４縦角管３４０の間に形成され得、第２，３ヒートシンクインシュレータ６１２，６１３は電池モジュール積層体２００の両端に形成された第３縦角管３３０と、第３縦角管３３０のそれぞれと最も隣接する第４縦角管３４０との間に形成され得る。
ヒートシンクインシュレータ６１０の一端には挟み部６１０ａが形成され、後述する冷却水パイプを固定させることができる。ヒートシンクインシュレータ６１０、ヒートシンク６００、および第１，３縦角管３１０，３３０の配置構造は図２０に示す断面からも確認することができる。
以下、図４ないし図７を主に参照して、本発明の一実施形態による第１ないし第４縦角管の構造について説明する。
第１縦角管３１０は、図４を参照すると、ヒートシンク６００の連結部６０１と結合する連結部３１１、第１垂直角管４１０と連結される第１垂直角管連結部３１２，３１３、第２垂直角管４２０と連結される第２垂直角管連結部３１４，３１５、および電池モジュール積層体２００の全体を支持して同時に図２２に示す下部ケース１２０の縦角管連結部１２２と結合する支え部３１６を含み得る。
本発明の他の実施形態によれば、第１縦角管３１０は第１－１垂直角管連結部３１７，３１８を第１垂直角管連結部３１２，３１３とともに含み得る。これにより、図１２に示すように、第１垂直角管４１０が第１垂直角管連結部３１２，３１３とそれぞれ結合することもでき、図１８に示すように、第１垂直角管４１０が第１－１垂直角管連結部３１７，３１８と結合することができる。
連結部３１１は第１縦角管３１０の両側に形成された溝にそれぞれ形成され得る。前記溝は角管の両側の隣り合う二つの面が除去されることにより形成された空間であり、連結部３１１は前記溝の除去されていない二つの面のうちの一つの面上に形成され、前記溝に挿入されるヒートシンク６００の連結部６０１と結合することができる。両側に形成された連結部３１１は平行に形成され得る。
第１垂直角管連結部３１２，３１３および第１－１垂直角管連結部３１７，３１８は、前記溝で連結部３１１が形成されていない残りの面上に形成され得る。第１垂直角管連結部３１２，３１３および第１－１垂直角管連結部３１７，３１８はそれぞれ平行に形成され得る。第１垂直角管連結部３１２は第１－１垂直角管連結部３１７より外側に形成され得、第１垂直角管連結部３１３も、第１－１垂直角管連結部３１８より外側に形成され得る。
第２垂直角管連結部３１４，３１５は第１縦角管３１０の一面の両端に形成され、第２垂直角管４２０とそれぞれ結合することができる。
第１縦角管３１０の両端は斜線方向に削がれて形成され得る。第１縦角管３１０の一端に形成された斜線方向と他端に形成された斜線方向は互いに対称に形成され得る。第１縦角管３１０の両終端のうちの一面は第１縦角管３１０の長手方向と垂直に突出した支え部３１６を形成する。
第２縦角管３２０は、図５を参照すると、第２垂直角管４２０と連結される第２垂直角管連結部３２１，３２２、ヒートシンク６００が挿入される切開部３２３および電池モジュール積層体２００の全体を支持し、同時に図２２に示す下部ケース１２０の縦角管連結部１２２と結合する支え部３２４を含み得る。
第２垂直角管連結部３２１，３２２は、第２縦角管３２０の一面の両端に形成され、図１２に示すように第２垂直角管４２０と結合することができる。切開部３２３は第２縦角管３２０の中央に形成され、切開された空間に板状のヒートシンク６００の一部が挿入される。
第２縦角管３２０の両端は斜線方向に削がれて形成され得る。第２縦角管３２０の一端に形成された斜線方向と他端に形成された斜線方向は互いに対称に形成され得る。第２縦角管３２０の両終端のうちの一面は第２縦角管３２０の長手方向と垂直に突出した支え部３２４を形成する。
第３縦角管３３０は、図６を参照すると、ヒートシンク６００の連結部６０１と結合する連結部３３１、第１垂直角管４１０と連結される第１垂直角管連結部３３２，３３３、第２垂直角管４２０と連結される第２垂直角管連結部３３４，３３５を含み得る。
本発明の他の実施形態によれば、第３縦角管３３０は第１－１垂直角管連結部３３６，３３７を第１垂直角管連結部３３２，３３３とともに含み得る。これにより、図１２に示すように、第１垂直角管４１０が第１垂直角管連結部３３２，３３３とそれぞれ結合することもでき、図１８に示すように、第１垂直角管４１０が第１－１垂直角管連結部３３６，３３７と結合することができる。
連結部３３１は第３縦角管３３０の両側に形成された溝にそれぞれ形成され得る。前記溝は角管の両側の隣り合う二つの面が除去されることにより形成された空間であり、連結部３３１は前記溝の除去されていない二つの面のうちの一つの面上に形成され、前記溝に挿入されるヒートシンク６００の連結部６０１と結合することができる。また、図２０に示すように、電池モジュール積層体２００の最上段に位置するＢＭＳ７００とＢＤＵ８００と結合することができる。両側に形成された連結部３１１は平行に形成され得る。
第１垂直角管連結部３３２，３３３および第１－１垂直角管連結部３３６，３３７は、前記溝で連結部３３１が形成されていない残りの面上に形成され得る。第１垂直角管連結部３３２，３３３および第１－１垂直角管連結部３３６，３３７はそれぞれ平行に形成され得る。第１垂直角管連結部３３２は第１－１垂直角管連結部３３６より外側に形成され得、第１垂直角管連結部３３３も第２垂直角管連結部３３７より外側に形成され得る。
第２垂直角管連結部３３４，３３５は第３縦角管３３０の一面の両端に形成され、第２垂直角管４２０とそれぞれ結合することができる。
第３縦角管３３０の両端は斜線方向に削がれて形成され得る。第３縦角管３３０の一端に形成された斜線方向と他端に形成された斜線方向は互いに対称に形成され得る。
第４縦角管３４０は、図７を参照すると、第２垂直角管４２０と連結される第２垂直角管連結部３４１，３４２、ヒートシンク６００が挿入される切開部３４３を含み得る。
第２垂直角管連結部３４１，３４２は、第４縦角管３４０の一面の両端に形成され、図１２に示すように第２垂直角管４２０と結合することができる。切開部３４３は第４縦角管３４０の中央に形成され、切開された空間に板状のヒートシンク６００の一部が挿入される。
第４縦角管３４０の両端は斜線方向に削がれて形成され得る。第４縦角管３４０の一端に形成された斜線方向と他端に形成された斜線方向は互いに対称に形成され得る。
以下、図９ないし図１２を参照して、本発明の一実施形態による垂直角管の構造および配置について説明する。
図９は図８の構成および本発明の一実施形態による複数の垂直角管を示す図である。図１０は本発明の一実施形態による第１垂直角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図１１は本発明の一実施形態による第２垂直角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図１２は図９の電池モジュール積層体に複数の垂直角管が結合された様子を示す図である。
先に、図９および図１２を主に参照して本発明の一実施形態による垂直角管の構成および配置について説明する。
図９および図１２を参照すると、本発明の一実施形態による複数の垂直角管４００は、積層された電池モジュール２１０の上下方向に形成され、電池モジュール積層体２００にマウンティングされ、電池モジュール積層体２００の４方向の外郭で、積層された縦角管３００のうちの上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する縦角管３００の一部分のすべてとそれぞれ結合する。
このような電池モジュール積層体２００および電池モジュール積層体２００上に形成された複数の縦角管３００を固定する複数の垂直角管４００は、第１縦角管３１０のうちの一つおよび複数の第１縦角管３１０のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する複数の第３縦角管３３０とすべて結合する複数の第１垂直角管４１０、および第２縦角管３２０のうちの一つおよび複数の第２縦角管３２０のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する複数の第４縦角管３４０とすべて結合する複数の第２垂直角管４２０を含み得る。
第１垂直角管４１０は、複数の第１縦角管３１０のうちの一つおよび複数の第１縦角管３１０のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する複数の第３縦角管３３０とすべて結合することができる。
第１垂直角管４１０は、一側に複数の縦角管連結部が形成され、複数の縦角管連結部は、複数の第１縦角管３１０のうちの一つに形成された第１垂直角管連結部３１２，３１３および複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する複数の第３縦角管３３０に形成された第１垂直角管連結部３３２，３３３と結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、図９および図１２に示すように、第１垂直角管４１０は電池モジュール２１０の前後方向にそれぞれ形成され得る。より詳細には、第１垂直角管４１０は電池モジュール２１０の前後側にそれぞれ２個ずつ形成され得る。
本発明の一実施形態によれば、一側の第１垂直角管４１０のうちの一つは一側下段の第１縦角管３１０に形成された第１垂直角管連結部３１２および一側上段の第３縦角管３３０に形成された４個の第１垂直角管連結部３３２と一体に結合することができる。この際、第１垂直角管連結部３１２および４個の第１垂直角管連結部３３２は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第１垂直角管４１０が各連結部と一体に結合することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、一側下段の第１垂直角管４１０のうちの一つは一側上段の第１縦角管３１０に形成された第１垂直角管連結部３１３および一側の第３縦角管３３０に形成された４個の第１垂直角管連結部３３３と一体に結合することができる。この際、第１垂直角管連結部３１３および４個の第１垂直角管連結部３３３は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第１垂直角管４１０が各連結部と一体に結合することができる。
また、本発明の他の実施形態によれば、図１８に示すように、一側下段の第１垂直角管４１０のうちの一つは一側上段の第１縦角管３１０に形成された第１－１垂直角管連結部３１７および一側の第３縦角管３３０に形成された４個の第１垂直角管連結部３３６と一体に結合することができる。この際、第１垂直角管連結部３１７および４個の第１垂直角管連結部３３６は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第１垂直角管４１０が各連結部と一体に結合することができる。
また、本発明の他の実施形態によれば、図１８に示すように、一側下段の第１垂直角管４１０のうちの一つは一側上段の第１縦角管３１０に形成された第１－１垂直角管連結部３１８および一側の第３縦角管３３０に形成された４個の第１垂直角管連結部３３７と一体に結合することができる。この際、第１垂直角管連結部３１８および４個の第１垂直角管連結部３３７は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第１垂直角管４１０が各連結部と一体に結合することができる。
第２垂直角管４２０は、複数の第２縦角管３２０のうちの一つおよび複数の第２縦角管３２０のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する複数の第４縦角管３４０および第３縦角管３３０のうちの一つとすべて結合することができる。
第２垂直角管４２０は、一側に複数の縦角管連結部が形成され、複数の縦角管連結部は、複数の第２縦角管３２０のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部３２１，３２２、複数の第４縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する複数の第４縦角管３４０に形成された第２垂直角管連結部３４１，３４２および複数の第３縦角管３３０のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部３３４，３３５と結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、図９および図１２に示すように、第２垂直角管４２０は電池モジュール２１０の左右方向にそれぞれ形成され得る。より詳細には、第２垂直角管４２０は電池モジュール２１０の左右側にそれぞれ４個ずつ形成され得る。
本発明の一実施形態によれば、一側の第２垂直角管４２０のうちの一つは一側最下段の第２縦角管３２０に形成された第２垂直角管連結部３２１、一側中央の第４縦角管３４０に形成された３個の第２垂直角管連結部３４１および一側最上段の第３縦角管３３０に形成された第２垂直角管連結部３３４と一体に結合することができる。この際、第２垂直角管連結部３２１、３個の第２垂直角管連結部３４１、および第２垂直角管連結部３３４は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第２垂直角管４２０は各連結部と一体に結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、一側の第２垂直角管４２０のうちの一つは一側最下段の第２縦角管３２０に形成された第２垂直角管連結部３２２、一側中央の第４縦角管３４０に形成された３個の第２垂直角管連結部３４２、および一側最上段の第３縦角管３３０に形成された第２垂直角管連結部３３５と一体に結合することができる。この際、第２垂直角管連結部３２２、３個の第２垂直角管連結部３４２および第２垂直角管連結部３３５は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第２垂直角管４２０は各連結部と一体に結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、一側の第２垂直角管４２０のうちの一つは一側下段の第１縦角管３１０に形成された第２垂直角管連結部３１４および一側上段の第３縦角管３３０に形成された４個の第２垂直角管連結部３３４と一体に結合することができる。この際、第２垂直角管連結部３１４および４個の第２垂直角管連結部３３４は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第２垂直角管４２０は各連結部と一体に結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、一側の第２垂直角管４２０のうちの一つは一側下段の第１縦角管３１０に形成された第２垂直角管連結部３１５および一側上段の第３縦角管３３０に形成された４個の第２垂直角管連結部３３５と一体に結合することができる。この際、第２垂直角管連結部３１５および４個の第２垂直角管連結部３３５は上下方向に同じ軸上に位置し、一字形状に形成された第２垂直角管４２０は各連結部と一体に結合することができる。
以下、図１０および図１１を主に参照して、本発明の一実施形態による垂直角管４００について説明する。
第１垂直角管４１０は、図１０を参照すると、縦角管３００と連結される縦角管連結部４１１を含み得る。本発明の一実施形態によれば、電池モジュール２１０は５段に積層されているため、縦角管連結部４１１も、５個が、一定の間隔を置いて形成され、それぞれの位置と対応する位置に配置された第１または第３縦角管３１０，３３０に形成された連結部とそれぞれ結合することができる。
より詳細には、一端に形成された縦角管連結部４１１ａは第１縦角管３１０に形成された第１垂直角管連結部３１２，３１３または第１－１垂直角管連結部３１７，３１８と結合することができる。また、一端に形成された縦角管連結部４１１ａを除いた縦角管連結部４１１ｂは第３縦角管３３０に形成された第１垂直角管連結部３３２，３３３または第１－１垂直角管連結部３３６，３３７と結合することができる。
第２垂直角管４２０は、図１１を参照すると、縦角管３００と連結される縦角管連結部４２１、後述する横角管と連結される横角管連結部４２２、後述する下部ケースと電池モジュール積層体２００を結合させるブラケットと結合するブラケット連結部４２３を含み得る。
縦角管連結部４２１について、本発明の一実施形態によれば、電池モジュール２１０は５段に積層されているため、縦角管連結部４２１も、５個が、一定の間隔を置いて形成され、それぞれの位置と対応する位置に配置された第２，第４または第３縦角管３２０，３４０，３３０に形成された連結部とそれぞれ結合することができる。
より詳細には、一端に形成された縦角管連結部４２１ａは第２縦角管３２０に形成された第２垂直角管連結部３２１，３２２と結合することができる。また、他端に形成された縦角管連結部４２１ｂは第３縦角管３３０に形成された第２垂直角管連結部３３４，３３５と結合することができる。また、中央に形成された縦角管連結部４２１ｃは第４縦角管３４０に形成された第２垂直角管連結部３４１，３４２と結合することができる。
以下、図１３ないし図１５を主に参照して、本発明の一実施形態による横角管の構造および配置について説明する。
図１３は図１２の構成および本発明の一実施形態による横角管を示す図である。図１４は本発明の一実施形態による横角管の上面図（ａ）、斜視図（ｂ）、側面図（ｃ）である。図１５は図１２の電池モジュール積層体に複数の横角管が結合された様子を示す図である。
図１３ないし図１５を参照すると、本発明の一実施形態による横角管５００は、積層された電池モジュールの前後方向に形成され、電池モジュール積層体２００にマウンティングされ、複数の垂直角管４００の外側で、複数の垂直角管４００のうちの前後方向の複数の軸上に位置する垂直角管４００の一部分のすべてとそれぞれ結合する。このように横角管５００は電池モジュール積層体２００および電池モジュール積層体２００上に形成された複数の縦角管３００および垂直角管４００を固定し得る。
複数の横角管５００は、前後方向に同じ軸上に位置する複数の第２垂直角管４２０と結合することができる。横角管５００には複数の垂直角管連結部５０１が形成され、複数の垂直角管連結部５０１は複数の第２垂直角管４２０に形成された横角管連結部４２２と結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、横角管５００は電池モジュールの左右側にそれぞれ１個ずつ配置される。それぞれの横角管５００は、それぞれの第２垂直角管４２０に形成された横角管連結部４２２の最も上段に位置する連結部４２２と一体に結合することができる。
垂直角管連結部５０１は、図１４および図１７を参照すると、中央に２個および両端にそれぞれ１個ずつ形成され得る。したがって、中央に配置された２個の垂直角管連結部５０１ａは、電池モジュール積層体２００の中央に位置する２個の第２垂直角管４２０の最上段に位置する２個の連結部４２２と結合し、両端に配置された２個の垂直角管連結部５０１ｂは、電池モジュール積層体２００の両端に位置する第２垂直角管４２０の最上段に位置する２個の連結部４２２と結合することができる。
冷却水パイプ９００は、図１５に示すように、本発明による水冷式電池モジュール構造において、ヒートシンク６００に冷却水を供給できるように電池モジュール積層体２００の一面に形成され得る。ヒートシンクインシュレータ６１０の一側に形成された挟み部６１０ａにより冷却水パイプ９００を電池モジュール積層体２００の一面に固定させることができる。
以下、本発明による図面を参照して、前述した角管の全般的な構成および効果について説明する。
前述した縦角管３００、垂直角管４００、および横角管５００の間の結合は、それぞれの角管に形成された連結部により行われ、本発明の一実施形態によれば各連結部の結合はボルト－ナット締結により行われる。角管は相互締結時穴加工、ナット溶接加工および溶接ツール接近のための背面切開加工、ブラケット溶接付着加工などを必要とし、これにより最終形状タイプが分類される。
このような各角管は、第１ないし第４縦角管３１０，３２０，３３０，３４０が電池モジュールを基準に左右方向に配置され、第１および第２垂直角管４１０，４２０が電池モジュールを基準に前後上下方向に配置され、横角管５００が電池モジュールを基準に前後方向に配置され、電池モジュール２１０を中心に電池モジュール２１０の外郭に横－縦－高さ形態の格子構造を形成することによって、電池モジュール２１０の６自由度を拘束することができる。また、各電池モジュール２１０は角管に個別にボルト締結も可能であるが、締結をしなくても角管によって６自由度が拘束されることができる。
本発明の一実施形態による縦角管３００、垂直角管４００、および横角管５００は、電池モジュール２１０の機械的固定および耐圧搾剛性構造物として、各角管の図面から見られるように四角断面の鋼材角管が使用される。角管の横は２０～４０ｍｍ、縦は２０～４０ｍｍのサイズであり、これは電池パックの車両部品の組み立ての際に活用されるボルトナット組み立ての面を考慮した数値であり得る。
角管の厚さは１．０ｍｍ～３．０ｍｍで形成され得る。図４ないし図７、図１０および図１１、図１４に示す角管の断面は横４０ｍｍ、縦２５ｍｍ、厚さ２ｍｍで形成され得る。前述したように、それぞれの角管において連結部、切開部、支え部などの一部変形があっても、７種類の角管の断面外郭の大きさは同じであるため、各角管の断面を最大に単純化することによって、部品の価格競争力を確保することができる。
本発明によれば、単一断面に第１縦角管３１０、第２縦角管３２０、第３縦角管３３０、第４縦角管３４０、第１垂直角管４１０、第２垂直角管４２０、および横角管５００の総７種類の角管とブラケット１３０のみで電池モジュール積層体２００の固定構造の設計を完了することができ、構成品が単純であるため価格競争力の確保が可能である。
また、角管が電池モジュールの外郭よりさらに外部に配置されることによって、電池モジュール積層体２００の圧搾時に互いに結合された角管が荷重を先に受けるようになり、角管の高い剛性により電池モジュールに伝達される力を低くして圧搾安定性が改善されることができる。
さらに、多層に積層されたモジュールをプレスプレート構造物間の結合により固定する構造に比べて、本発明の一実施形態による角管の重量比剛性が優れるため相対的に軽量化した電池パックを製造することができる。
以下、図１６ないし図２０を参照して、本発明の一実施形態によるＢＭＳおよびＢＤＵが結合された電池モジュール積層体について説明する。
図１６は本発明の一実施形態によるＢＭＳ、ＢＤＵが電池モジュール積層体に結合された様子を示す図である。図１７は図１６の正面図である。図１８は図１６の後面図である。図１９は図１６の上面図である。図２０は図１９のＡ－Ａ’部分を示す断面図である。
図１６ないし図２０を参照すると、本発明の電池モジュール積層体２００の上段にはＢＭＳ７００およびＢＤＵ８００が結合される。
ＢＭＳ７００は電池管理システム（ＢＭＳ：Battery Management System）を意味し、電池モジュールの温度や電圧などを管理する役割を遂行する。ＢＤＵ８００は電池遮断ユニット（Battery Disconnect Unit）を意味し、電池モジュールの電気的連結を制御する役割を遂行する。
図１６によれば、ＢＭＳ７００とＢＤＵ８００は電池モジュール積層体２００の上段に並んで配置される。図１７によれば、ＢＭＳ７００とＢＤＵ８００は電池モジュール積層体２００の最上段に配置された第３縦角管３３０の間に配置される。
本発明の一実施形態によれば、ＢＭＳ７００とＢＤＵ８００は電池モジュール積層体２００の最上段に配置された第３縦角管３３０と結合することができる。より詳細には、図１９に示すように、ＢＭＳ７００の側面に形成された４個の連結部７０１と、ＢＤＵ８００の側面に形成された４個の連結部８０１がそれぞれ第３縦角管３３０に形成された連結部３３１と結合することによって、ＢＭＳ７００とＢＤＵ８００が電池モジュール積層体２００に結合することができる。
本発明の一実施形態によれば、ＢＭＳ７００の連結部７０１と第３縦角管３３０の連結部３３１はボルト７０２で結合することができる。ＢＤＵ８００の連結部８０１と第３縦角管３３０の連結部３３１も同様にボルト８０２で結合することができる。ただし、結合方式はこれに限定されず、多様な結合方式によりＢＭＳ７００とＢＤＵ８００を電池モジュール積層体２００に固定させることができる。
以下、図２１ないし図２３を参照して、本発明の一実施形態によるブラケットを含む電池モジュール積層体のケース取り付け構造について説明する。
図２１は本発明の一実施形態による電池モジュール積層体、上下部ケース、およびブラケットを示す図である。図２２は本発明の一実施形態による下部ケースを示す図である。図２３は本発明の一実施形態による上下部ケースが組み立てられた様子を示す図である。
図２１ないし図２３を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール積層体２００は、上部ケース１１０および下部ケース１２０の内部に取り付けられ、外部から電池モジュール２１０を物理的、化学的に保護することができる。
電池モジュール積層体２００は図２１に示すブラケット１３０により下部ケース１２０と結合することができる。ブラケット１３０は電池モジュールを基準に左側に形成された第１ブラケット１３１および電池モジュールを基準に右側に形成された第２ブラケット１３２を含み得る。本発明の一実施形態によれば、第１，２ブラケット１３１，１３２のそれぞれは４個ずつ形成され得、電池モジュール積層体２００の左右側にそれぞれ４個ずつ配置されて電池モジュール積層体２００を下部ケース１２０に固定させることができる。
ブラケット１３０の一端は下部ケース１２０に形成されたブラケット連結部１２１と結合することができる。本発明の一実施形態によれば、下部ケース１２０の上段一側に４個形成された第１ブラケット連結部１２１ａが形成され、４個の第１ブラケット連結部１２１ａは４個の第１ブラケット１３１とそれぞれ結合することができる。また、下部ケース１２０の上端の他側に４個形成された第２ブラケット連結部１２１ｂが形成され、４個の第２ブラケット連結部１２１ｂは４個の第２ブラケット１３２とそれぞれ結合することができる。
ブラケット１３０の他端は第２垂直角管４２０のブラケット連結部４２３と結合することができる。本発明の一実施形態によれば、電池モジュール積層体２００の左側に４個の第２垂直角管４２０が形成され、４個の第２垂直角管４２０にそれぞれ形成されたブラケット連結部４２３は４個の第１ブラケット１３１の他端とそれぞれ結合することができる。また、電池モジュール積層体２００の右側に４個の第２垂直角管４２０が形成され、４個の第２垂直角管４２０にそれぞれ形成されたブラケット連結部４２３は４個の第２ブラケット１３２の他端とそれぞれ結合することができる。
下部ケース１２０の下端には縦角管連結部１２２が形成され得る。本発明の一実施形態によれば、電池モジュール積層体２００の最下段の両端に配置された第１縦角管３１０の両端に形成された支え部３１６は下部ケース１２０両端に２個ずつ配置された４個の縦角管連結部１２２ａと結合することができる。また、電池モジュール積層体２００の最下段の中央に配置された第２縦角管３２０の両端に形成された支え部３２４は下部ケース１２０の両端に２個ずつ配置された４個の縦角管連結部１２２ｂと結合することができる。
ブラケット連結部４２３は第２垂直角管４２０の中央部分に形成され得、ブラケット連結部４２３と結合されるブラケット１３０は電池モジュール積層体２００の中間高さに複数位置し、重心が高い電池モジュール積層体２００の流動を効果的に抑制することができる。
以下、図８、図１２、図１５を参照して本発明の一実施形態による電池パックの製造方法について説明する。
図８は本発明の一実施形態による電池モジュール積層体に縦角管が結合された様子を示す図である。図１２は図９の電池モジュール積層体に複数の垂直角管が結合された様子を示す図である。図１５は図１２の電池モジュール積層体に複数の横角管が結合された様子を示す図である。
本発明の一実施形態による電池パックは、電池モジュール積層体２００にマウンティングされる複数の縦角管３００を積層された電池モジュール２１０の間、最上段および最下段で左右方向に形成された電池モジュール２１０のすべてと結合するように上下方向に積層配置する段階、複数の垂直角管４００を、電池モジュール積層体２００の４方向の外郭で、積層された縦角管３００の中上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する縦角管３００の一部分のすべてとそれぞれ結合させる段階、複数の横角管５００を複数の垂直角管４００の外側で、複数の垂直角管４００のうち前後方向の複数の軸上にそれぞれ位置する垂直角管４００の一部分のすべてとそれぞれ結合させる段階を順次行う。
複数の縦角管３００が配置された様子は図８で確認することができる。図８に示すように、電池モジュール２１０が上側に積層されることにより、それぞれの電池モジュール２１０に対応するように複数の垂直角管３００を積層配置することができる。
複数の垂直角管４００が配置された様子は図１２より確認することができる。図１２に示すように、複数の垂直角管４００を複数の縦角管３００と上下方向に連結されるように配置させて複数の縦角管４００を固定させることができる。
複数の横角管５００が配置された様子は図１５より確認することができる。図１５に示すように、複数の横角管５００を複数の垂直角管４００と前後方向に連結されるように配置させて複数の縦角管３００および複数の垂直角管４００を固定させることができる。
本発明の一実施形態によれば、複数の横角管５００を結合する段階後、図２１に示すようにブラケット１３０により電池モジュール積層体２００を下部ケース１２０に固定させる段階および図２３に示すように上部ケース１１０を下部ケース１２０に結合させる段階をさらに含み得る。
前記電池パックは多様なデバイスに適用することができる。このようなデバイスには、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段に適用されるが、本発明はこれに制限されず、電池モジュールを使用できる多様なデバイスに適用可能であり、これもまた本発明の権利範囲に属する。
以上では本発明の好ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別に理解されるべきではない。
１１０ 上部ケース
１２０ 下部ケース
１２１ ブラケット連結部
１２２ 縦角管連結部
１３０ ブラケット
１３１ 第１ブラケット
１３２ 第２ブラケット
２１０ 電池モジュール
２００ 電池モジュール積層体
３００ 縦角管
３１０ 第１縦角管
３１１ 連結部
３１２，３１３ 第１垂直角管連結部
３１４，３１５ 第２垂直角管連結部
３１７，３１８ 第１－１垂直角管連結部
３１６ 支え部
３２０ 第２縦角管
３２１，３２２ 第２垂直角管連結部
３２３ 切開部
３２４ 支え部
３３０ 第３縦角管
３３１ 連結部
３３２，３３３ 第１垂直角管連結部
３３４，３３５；第２垂直角管連結部
３３６，３３７ 第１－１垂直角管連結部
３４０ 第４縦角管
３４１，３４２ 垂直角管連結部
３４３ 切開部
４００ 垂直角管
４１０ 第１垂直角管
４１１ 縦角管連結部
４２０ 第２垂直角管
４２１ 縦角管連結部
４２２ 横角管連結部
４２３ ブラケット連結部
５００ 横角管
５０１ 垂直角管連結部
６００ ヒートシンク
６１０ ヒートシンクインシュレータ
６１０ａ 挟み部
６１１ 第１ヒートシンクインシュレータ
６１２，６１３ 第２、３ヒートシンクインシュレータ
７００ ＢＭＳ
７０１ 連結部
８００ ＢＤＵ
８０１ 連結部
９００ 冷却水パイプ

Claims (20)

  1. 上部ケースおよび下部ケースと、
    前記上部ケースと前記下部ケースの間に、電池モジュールが積層されている電池モジュール積層体と、
    前記積層された電池モジュールの左右方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる縦角管と、
    前記積層された電池モジュールの上下方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる垂直角管と、
    前記積層された電池モジュールの前後方向に形成され、前記電池モジュール積層体にマウンティングされる横角管と、
    を含み、
    前記縦角管は複数形成され、前記複数の縦角管は、前記積層された電池モジュールの間に、最上段および最下段で前記左右方向に形成された電池モジュールのすべてと結合するように、上下方向に積層配置され、
    前記垂直角管は複数形成され、前記複数の垂直角管は、前記電池モジュール積層体の４方向の外郭で、前記積層された縦角管の上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記縦角管の一部分のすべてとそれぞれ結合し、
    前記横角管は複数形成され、前記複数の横角管は、前記複数の垂直角管の外側で、前記複数の垂直角管の前記前後方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記垂直角管の一部分のすべてとそれぞれ結合する、電池パック。
  2. 前記複数の縦角管は、
    前記積層された電池モジュールの最下段の両端に形成された複数の第１縦角管と、
    前記積層された電池モジュールの最下段で、前記複数の第１縦角管の間に形成された少なくとも一つの第２縦角管と、
    前記積層された電池モジュールの最上段と前記積層された電池モジュールとの間に形成された複数の縦角管の両端に形成された複数の第３縦角管と、
    前記積層された電池モジュールの最上段に形成された前記複数の第３縦角管を除いた前記複数の第３縦角管の間に形成された少なくとも一つの第４縦角管と、
    を含む、請求項１に記載の電池パック。
  3. 前記電池モジュールと前記複数の縦角管との間に形成されたヒートシンクと、
    前記ヒートシンクと前記ヒートシンクの下側に位置する電池モジュールとの間に配置され、前記ヒートシンクを前記電池モジュールに密着させるヒートシンクインシュレータと、
    をさらに含む、請求項２に記載の電池パック。
  4. 前記複数の第１縦角管および前記複数の第３縦角管は前記ヒートシンクと結合される、請求項３に記載の電池パック。
  5. 前記複数の第１縦角管および前記複数の第３縦角管のそれぞれの両側には連結部が形成され、前記連結部を介して前記複数の第１縦角管または前記複数の第３縦角管は前記ヒートシンクと結合する、請求項４に記載の電池パック。
  6. 前記少なくとも一つの第２縦角管および前記少なくとも一つの第４縦角管は切開部が形成され、前記切開部には前記ヒートシンクが挿入される、請求項３に記載の電池パック。
  7. 前記ヒートシンクインシュレータは、
    中央に形成された第１ヒートシンクインシュレータと、
    両側に形成された、第２ヒートシンクインシュレータおよび第３ヒートシンクインシュレータと、
    を含み、
    前記第２縦角管は２個以上で形成され、
    前記第１ヒートシンクインシュレータは前記複数の第２縦角管の間および前記複数の第４縦角管の間に形成され、
    前記第２ヒートシンクインシュレータおよび前記第３ヒートシンクインシュレータは、前記両端の第１縦角管と最も隣接する前記第２縦角管の間および前記両端の第３縦角管と最も隣接する前記第４縦角管の間にそれぞれ形成される、請求項３に記載の電池パック。
  8. 前記ヒートシンクに冷却水を供給する冷却水パイプをさらに含み、前記冷却水パイプは前記電池モジュール積層体の一面に形成される、請求項３に記載の電池パック。
  9. 前記ヒートシンクインシュレータの一側には挟み部が形成され、前記挟み部により前記冷却水パイプが固定される、請求項８に記載の電池パック。
  10. 前記複数の第１縦角管および前記少なくとも一つの第２縦角管には、前記電池モジュール積層体を支持し、前記下部ケースと結合される支え部が形成された、請求項２に記載の電池パック。
  11. 前記複数の垂直角管は、
    前記複数の第１縦角管のうちの一つおよび前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管とすべて結合する、複数の第１垂直角管と、
    前記複数の第２縦角管のうちの一つおよび前記複数の第２縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第４縦角管および前記第３縦角管のうちの一つとすべて結合する、複数の第２垂直角管と、
    を含む、請求項２に記載の電池パック。
  12. 前記第１垂直角管の一側には複数の縦角管連結部が形成され、
    前記複数の縦角管連結部は、前記複数の第１縦角管のうちの一つに形成された第１垂直角管連結部、および前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管に形成された第１垂直角管連結部と結合する、請求項１１に記載の電池パック。
  13. 前記第２垂直角管の一側には複数の縦角管連結部が形成され、
    前記複数の縦角管連結部は、前記複数の第２縦角管のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部、前記複数の第４縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第４縦角管に形成された第２垂直角管連結部、および前記複数の第３縦角管のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部と結合する、請求項１１または１２に記載の電池パック。
  14. 前記複数の垂直角管は、前記複数の第１縦角管のうちの一つおよび前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管とすべて結合する、複数の第２垂直角管を含み、
    前記第２垂直角管の一側には複数の縦角管連結部が形成され、
    前記複数の縦角管連結部は、前記複数の第１縦角管のうちの一つに形成された第２垂直角管連結部および前記複数の第１縦角管のうちの一つと同じ上下方向軸上に位置する前記複数の第３縦角管に形成された第２垂直角管連結部と結合する、請求項２に記載の電池パック。
  15. 前記複数の横角管は、前後方向に同じ軸上に位置する前記複数の第２垂直角管と結合する、請求項１４に記載の電池パック。
  16. 前記複数の横角管には複数の垂直角管連結部が形成され、前記複数の垂直角管連結部は、前記複数の第２垂直角管に形成された横角管連結部と結合する、請求項１５に記載の電池パック。
  17. 前記電池モジュール積層体を前記下部ケースに固定させる複数のブラケットをさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の電池パック。
  18. 電池モジュール積層体にマウンティングされる複数の縦角管を、積層された電池モジュールの間で、最上段および最下段で左右方向に形成された電池モジュールのすべてと結合するように、上下方向に積層配置する段階と、
    複数の垂直角管を、前記電池モジュール積層体の４方向の外郭で、前記積層された縦角管の上下方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記縦角管の一部分のすべてとそれぞれ結合させる段階と、
    複数の横角管を、前記複数の垂直角管の外側で、前記複数の垂直角管のうちの、前後方向の複数の軸上にそれぞれ位置する前記垂直角管の一部分のすべてとそれぞれ結合させる段階と、
    を含む、電池パックの製造方法。
  19. 前記複数の横角管を結合する段階の後、ブラケットにより前記電池モジュール積層体を下部ケースに固定する段階と、上部ケースを前記下部ケースに結合させる段階と、をさらに含む、請求項１８に記載の電池パックの製造方法。
  20. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の電池パックを含む、デバイス。
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