JP7258397B2 - 固定部材を含む電池パック、これを含むデバイスおよび電池パック製造方法 - Google Patents
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Description
（関連出願との相互引用）
本出願は、２０１８年９月２１日付韓国特許出願第１０－２０１８－０１１４４０８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込まれる。
本出願は、２０１８年９月２１日付韓国特許出願第１０－２０１８－０１１４４０８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込まれる。
本発明は、電池パック、これを含むデバイスおよび電池パック製造方法に関し、電池パック内に電池モジュールを固定する時、固定力を高めるようにする、固定部材を含む電池パック、これを含むデバイス、および電池パック製造方法に関する。
現代社会では、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常的になることに伴い、このようなモバイル機器と関連した分野の技術に対する開発が活発になってきている。また、充放電が可能な二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などの動力源として利用されているところ、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。
小型機器に利用される二次電池の場合、２～３個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに利用される二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュールが利用される。
二次電池を利用する機器の効率性を高めるために、二次電池は小型で、低い重量を有し、容量が大きいものを利用することが好ましく、そこで、高い集積度に充積され、容量に比べて重量が小さい角型電池、パウチ型電池などが主に利用されている。
特に、中大型デバイスに利用される電池モジュールの場合、デバイスで要求される特定値以上の容量を提供するために、多数の電池セルを電気的に直列に連結しており、この場合、多数の電池セルを連結する方式、固定させる方式により二次電池自体の安定性が異なるようになる。
一般に電池パック内部に電池モジュールを固定させる方法としては、多数の電池セルを積層した後、ボルトを使って電池モジュールを直接的に固定させる方法が主に利用される。
図１は既存に利用される方式であって、ボルトを利用した電池モジュール固定構造を示した図面である。
図１に示されているように、既存の電池モジュールの固定方法としては、ボルトを利用する方法があり、この場合、電池モジュールの下部側面にボルトが締結されて電池モジュールを電池パックのトレイまたは下部ケースなどに固定させるようになる。ただし、固定させる役割を果たしている、ボルトが締結されている部分の厚さが薄くならざるを得ないところ、固定力が低い傾向であり、締結される構造で寸法安全性を合わせ難いという問題があり、電池モジュールの安定性が維持されないという問題がある。
図１のように、直接的に電池モジュールを固定させ難い場合には、ブラケットを利用して電池モジュールを電池パックに間接的に固定させる方法がある。これは電池モジュールとブラケットをオーバーラップされるように配置させて、ここで発生する反力を利用して固定させる方法である。
ただし、既存のブラケットを利用した固定の場合、電池モジュールに加えられる振動、衝撃に対して電池モジュールの固定力を高め難いという問題があり、一定値以上の荷重を受けるようになる場合、電池モジュールの安定性が落ちるなどの問題があった。
本発明では前記のような問題を改善するためのものとして、電池モジュールの固定において、既存の電池モジュール固定方式に比べて、安全性を高めるようにする、固定部材を含む電池パックに対する開発が必要である。
本発明の実施例は、既存に提案された方法の前記のような問題点を解決するために提案されたものであって、電池モジュールを固定させる部材の表面を加工処理することによって、固定力を増加させて電池モジュールに加えられる振動、衝撃などに対して電池モジュールを安定して固定させることができるようにする、固定部材を含む電池パック、これを含むデバイス、および電池パック製造方法を提供することをその目的とする。
ただし、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。
前記目的を達成するための本発明の特徴による、固定部材を含む電池パックは、複数の電池セルを含む電池モジュール、前記電池モジュールの下端に位置して、前記電池モジュールを収納するトレイ、および前記トレイの一側と隣接して、前記電池モジュールの前記下端の一側面に装着されて結合されるブラケットを含み、前記電池モジュールと接する前記ブラケットの表面と、前記電池モジュールの前記下端の前記一側面と接し、前記ブラケットに隣接して配置された前記トレイの表面のうちの少なくとも一つは、楔形状を有することができる。
前記ブラケットおよび前記トレイの剛性は、前記電池モジュールの剛性より高く形成されてもよい。
前記ブラケットは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されてもよい。
前記トレイは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されてもよい。
前記ブラケットは、ホールドダウン（ｈｏｌｄ－ｄｏｗｎ）ブラケットであってもよい。
前記電池モジュールが前記トレイに搭載された状態で、前記電池モジュールの上端に位置して前記電池モジュールを囲む上部ケースをさらに含むことができる。
前記ブラケットおよび前記トレイの楔形状の表面部分と接する前記電池モジュールの表面には、前記ブラケットおよび前記トレイの加工処理された形状に応じて凹形状が形成されてもよい。
また、前記目的を達成するための本発明の他の特徴による、電池パック製造方法は、電池モジュール、前記電池モジュールの下端に位置して、前記電池モジュールを収納するトレイ、および前記トレイの一側と隣接して、前記電池モジュールの前記下端の一側面に装着されて結合されるブラケットを含む電池パックにおいて、前記ブラケットの表面と、前記トレイの表面のうちの少なくとも一つに、楔形状が形成されるように加工処理する段階、および前記ブラケットおよび前記トレイの前記加工処理された部分を前記電池モジュールの前記下端の前記一側面に隣接して配置し、前記電池モジュールに向かって加圧する段階を含むことができる。
前記ブラケットおよび前記トレイの加工処理された表面部分と接する前記電池モジュールの表面に、前記ブラケットおよび前記トレイの加工処理された形状に応じて凹形状が形成される段階をさらに含むことができる。
前記ブラケットおよび前記トレイの剛性は、前記電池モジュールの剛性より高く形成されてもよい。
前記ブラケットは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されてもよい。
前記トレイは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されてもよい。
また、前記目的を達成するための本発明の他の特徴による、デバイスは、複数の電池セルを含む電池モジュール、前記電池モジュールの下端に位置して、前記電池モジュールを収納するトレイ、および前記トレイの一側と隣接して、前記電池モジュールの下端の一側面に装着されて結合されるブラケットを含み、前記電池モジュールと接する前記ブラケットの表面と、前記電池モジュールの下端の一側面と接し、前記ブラケットに隣接して配置された前記トレイの表面のうちの少なくとも一つは、楔形状を有する電池パックを電源として含むことができる。
本発明の実施例によれば、電池モジュールの固定時に利用される固定部材の表面を加工処理を行い、接触面間の表面摩擦力を増加させることによって電池モジュールの固定力を高めることができ、振動、衝撃に対しても電池モジュールを安定して固定させることができる。
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、本発明が必ず示されたところに限定されるのではない。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、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むこともできることを意味する。
本発明では、既存の電池モジュール固定方法での問題を解決するために、電池モジュールを固定させる役割を果たす部分の面積を広げて固定力を強化させようとし、電池モジュールに向かう全ての方向での振動、衝撃に対して電池モジュールの揺動、離脱現象などを防止するために広げた面積の表面に加工処理を行い、摩擦力を高めようとした。以下の図２乃至図５を通じてより詳細に説明する。
図２は本発明の一実施例による固定部材を含む電池パックを示した図面である。
図２は電池モジュール１１０に電池パック１０構成の一部であるトレイ２００およびブラケット３００が結合された様子であって、図２に示されているように、本発明の一実施例による固定部材を含む電池パック１０は、複数の電池セル１００を含む電池モジュール１１０、電池モジュール１１０の下端に位置して、電池モジュール１１０を収納するトレイ２００、およびトレイ２００の一側と隣接して、電池モジュール１１０の下端の一側面に装着されて結合されるブラケット３００を含むことができる。
電池モジュール１１０がトレイ２００に搭載された状態で、電池モジュール１１０の上端に位置して電池モジュール１１０を囲む上部ケース４００をさらに含むことができ、ブラケット３００は、ホールドダウン（ｈｏｌｄ－ｄｏｗｎ）ブラケットを利用することができ、電池セル１００は板状型の電池セルであって、電池セル１００は直列方式で連結されてもよい。
特に、本発明において、電池モジュール１１０と接するブラケット３００の表面と、電池モジュール１１０の下端の一側面と接し、ブラケット３００に隣接して配置されたトレイ２００の表面のうちの少なくとも一つは、加工処理されたものであって、ブラケット３００およびトレイ２００が電池モジュール１１０に結合されて電池モジュール１１０を固定させる場合、加圧により加工処理された部分で摩擦力が発生するようになり、相互間の固定力を強化させることができることに本発明の特徴がある。
図３は本発明の一実施例による固定部材を含む電池パックの断面を示した図面である。
図３に示された、本実施例による固定部材を含む電池パック１０の断面から、電池モジュール１１０と接触されるトレイ２００の一部とブラケット３００の表面に加工処理がなされた様子を確認することができ、加工処理された部分は楔形状であることを確認することができる。
具体的には、図３はブラケット３００、トレイ２００が電池モジュール１１０に加圧されて固定された状態を示した図面であり、ブラケット３００およびトレイ２００を加圧する場合、ブラケット３００およびトレイ２００の楔形状の表面部分と接する電池モジュール１１０の表面には、ブラケット３００およびトレイ２００の加工処理された形状、つまり、楔形状に応じて凹形状が形成されることを確認することができる。
図４は本発明の一実施例による固定部材を含む電池パックにおいて、加工処理された表面の形状を説明するための図面である。
つまり、図４はブラケット３００またはトレイ２００の表面に形成される楔形状を示したものであり、本発明でのブラケット３００とトレイ２００の加工処理された表面には、図４に示されたような、複数の楔形状が形成されてもよい。つまり、ブラケット３００、トレイ２００の表面がウエッジグリップ（ｗｅｄｇｅ ｇｒｉｐ）と同じ形状を含むことができる。ただし、ブラケット３００とトレイ２００の加工処理された表面の形状がこれだけに限定されるのではなく、接触面で摩擦力を高めることができる形状であれば可能である。
図５は本発明の一実施例による固定部材を含む電池パックにおいて、ブラケットに加えられる圧力を説明するために示した図面である。
本実施例によれば、電池モジュール１１０の下端の一側面には側面、下面にそれぞれブラケット３００とトレイ２００が装着されており、図５に示されているように、電池モジュール１１０とブラケット３００が接触される面、ブラケット３００と隣接した位置のトレイ２００が電池モジュール１１０の下部と接触される面であって、ブラケット３００、トレイ２００のそれぞれの面に突起が形成されており、それぞれの面に対して外側から圧力を加えることができる。本発明では、このように表面が加工処理されたブラケット３００とトレイ２００の面と垂直な方向に電池モジュール１１０に圧力を加えることによって、電池モジュール１１０に対する固定力を高めることができる。
具体的には、ブラケット３００およびトレイ２００は鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）であり、電池セルを含む電池モジュール１１０の外側表面はプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）で形成されてもよく、この場合、ブラケット３００およびトレイ２００の剛性が電池モジュール１１０の表面での剛性より高くなる。これによって、図５のような加圧によって、剛性が高いブラケット３００の表面およびトレイ２００の表面の加工処理された楔形状が、相対的に剛性が低い電池モジュール１１０の表面を押すようになるので、電池モジュール１１０表面に図４と同じ形状が刻まれるようになる。
このように、押し、または押される構成間に突出する形状、凹んだ形状がそれぞれ刻まれて各構成間の滑り現象を防止できるようになり、摩擦力が発生して固定力が強化される。特に、電池モジュール１１０に対する特定方向から加えられる振動、衝撃のみならず、全ての方向から加えられる振動、衝撃に対して固定力を高く維持することができる。
本発明の一実施例による電池パック製造方法は、電池モジュール、電池モジュールの下端に位置して、電池モジュールを収納するトレイ、およびトレイの一側と隣接して、電池モジュールの下端の一側面に装着されて結合されるブラケットを含む電池パックにおいて、ブラケットの表面と、トレイの表面のうちの少なくとも一つに、楔形状が形成されるように加工処理する段階（Ｓ１００）、およびブラケットおよびトレイの加工処理された部分を電池モジュールの下端の一側面に隣接して配置し、電池モジュールに向かって加圧する段階（Ｓ２００）を含むことができる。
実施例によっては、ブラケットおよびトレイの加工処理された表面部分と接する電池モジュールの表面に、ブラケットおよびトレイの加工処理された形状に応じて凹形状が形成される段階（Ｓ３００）をさらに含むことができる。
ブラケット３００、トレイ２００を電池モジュール１１０に加圧させて電池モジュール１１０に形状を形成するようにして相互固定させる場合、相互間の摩擦力により固定力が強化されることを特徴とする。この場合、ブラケット３００およびトレイ２００の剛性は、電池モジュール１１０の剛性より高い、固定部材を含むことができ、実施例によっては、ブラケット３００、トレイ２００は鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成され、電池モジュール１１０の表面はプラスチック材質で形成されてもよい。
また、本発明の一実施例によるデバイスは、複数の電池セル１００を含む電池モジュール１１０、電池モジュール１１０の下端に位置して、電池モジュール１１０を収納するトレイ２００、およびトレイ２００の一側と隣接して、電池モジュール１１０の下端の一側面に装着されて結合されるブラケット３００を含み、電池モジュール１１０と接するブラケット３００の表面と、電池モジュール１１０の下端の一側面と接し、ブラケット３００に隣接して配置されたトレイ２００の表面のうちの少なくとも一つは、楔形状を有する電池パック１０を電源として含むことができる。
前記デバイスは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、またはプラグインハイブリッド電気自動車であってもよいが、これに限定されるのではない。
前述したとおり、本発明は、固定部材を含む電池パックであって、従来のボルトを利用した電池モジュール固定方法において、電池モジュールの固定力が低く、一定値以上の荷重を受ける場合、電池モジュールが動くようになる問題を解決し、それだけでなく、既存の一般的なブラケットを利用する方法において、電池モジュールに加えられる振動、衝撃などで電池モジュールの安定性が低下されざるを得なかった問題を改善するために、電池モジュールを固定させる部材に加工処理を行うことによって、全ての方向の振動、衝撃に対して電池モジュールの固定力を増加させて電池モジュールを安定して固定させることができるようにするという点で意味がある。
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。
１０：電池パック
１００：電池セル
１１０：電池モジュール
２００：トレイ
３００：ブラケット
４００：上部ケース
１００：電池セル
１１０：電池モジュール
２００：トレイ
３００：ブラケット
４００：上部ケース
Claims (11)
- 複数の電池セルを含む電池モジュール；
前記電池モジュールの下端に位置して、前記電池モジュールを収納するトレイ；および
前記トレイの一側と隣接して、前記電池モジュールの前記下端の一側面に装着されて結合されるブラケットを含み、
前記電池モジュールと接する前記ブラケットの表面と、前記電池モジュールの前記下端の前記一側面と接すると共に、前記ブラケットに隣接して配置された前記トレイの前記電池モジュールと接する表面はそれぞれ、楔形状を有する固定部材を含み、
前記ブラケットおよび前記トレイの楔形状の表面部分と接する前記電池モジュールの表面には、前記ブラケットおよび前記トレイの前記楔形状に応じて凹形状が形成されている電池パック。 - 前記ブラケットおよび前記トレイの剛性は、前記電池モジュールの表面の剛性より高い、請求項１に記載の固定部材を含む電池パック。
- 前記ブラケットは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されている、請求項２に記載の固定部材を含む電池パック。
- 前記トレイは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されている、請求項２に記載の固定部材を含む電池パック。
- 前記ブラケットは、ホールドダウン（ｈｏｌｄ－ｄｏｗｎ）ブラケットである、請求項１～４の何れか一項に記載の固定部材を含む電池パック。
- 前記電池モジュールが前記トレイに搭載された状態で、前記電池モジュールの上端に位置して前記電池モジュールを囲む上部ケースをさらに含む、請求項１～５の何れか一項に記載の固定部材を含む電池パック。
- 電池モジュール；前記電池モジュールの下端に位置して、前記電池モジュールを収納するトレイ；および前記トレイの一側と隣接して、前記電池モジュールの前記下端の一側面に装着されて結合されるブラケットを含む電池パックにおいて、
前記ブラケットの表面と、前記トレイの表面にそれぞれ、楔形状が形成されるように加工処理する段階；および
前記ブラケットおよび前記トレイの前記加工処理された部分を前記電池モジュールの前記下端の前記一側面に隣接すると共に前記電池モジュールと接するように配置し、前記電池モジュールに向かって加圧する段階を含み、
前記ブラケットおよび前記トレイの加工処理された表面部分と接する前記電池モジュールの表面に、前記ブラケットおよび前記トレイの前記楔形状に応じて凹形状が形成される段階をさらに含む、電池パック製造方法。 - 前記ブラケットおよび前記トレイの剛性は、前記電池モジュールの剛性より高い、請求項７に記載の電池パック製造方法。
- 前記ブラケットは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されている、請求項８に記載の電池パック製造方法。
- 前記トレイは、鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で形成されている、請求項８に記載の電池パック製造方法。
- 請求項１～５の何れか一項に記載の電池パックを電源として含むデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
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Citations (9)
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