KR101165530B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR101165530B1
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Abstract

본 발명의 한 실시예는 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 다수의 배터리 셀이 하우징의 내측에서 흔들리지 않도록 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 한 실시예는 적어도 하나의 배터리 셀, 상기 배터리 셀이 수용되도록 바닥부 및 측벽부로 이루어진 하우징, 상기 배터리 셀을 덮으며 상기 하우징의 상부에 결합된 커버를 포함하고, 상기 커버에는 상기 배터리 셀과 상기 하우징 사이의 틈에 결합되어 상기 배터리 셀이 흔들리지 않도록 하는 결합부가 형성된 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명의 한 실시예는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 다수의 배터리 셀을 갖는 중형 배터리 팩은 전기 자전거 또는 전기 모터 사이클 등의 전원 장치로 주로 이용된다. 상기 배터리 팩은 다수의 충전 가능한 배터리 셀과, 상기 다수의 배터리 셀을 수용하는 하우징과, 상기 다수의 배터리 셀을 모니터링하는 BMS(Battery Monitoring System) 기판 등으로 이루어진다.
여기서, 상기 배터리 셀은 주로 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있으며, 상기 하우징은 중량 감소를 위해 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 BMS 기판은 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 셀의 충방전을 제어하고, 용량을 계산하며, 또한 외부 장치(충전기 또는 부하)에 전기적으로 연결될 수 있도록 커넥터를 갖는다.
본 발명의 한 실시예는 다수의 배터리 셀이 하우징의 내측에서 흔들리지 않도록 한 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 의한 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하고, 바닥부 및 상기 바닥부로부터 연장된 다수의 측벽부를 포함하는 하우징; 상기 배터리 모듈을 덮고, 몸체를 갖는 커버; 및 상기 측벽부중 적어도 어느 하나와 배터리 모듈의 사이에 위치된 결합부를 포함한다.
상기 결합부는 상기 몸체로부터 멀어지는 방향으로 연장된다.
상기 결합부는 상기 측벽부중 어느 하나의 길이의 1% 내지 20%의 길이를 갖는다.
상기 결합부는 상기 측벽부중 어느 하나와 상기 배터리 모듈에 접촉한다.
상기 결합부는 상기 바닥부를 향하여 점차 좁게 가늘어진다. 상기 결합부는 끝단이 평평하다.
상기 결합부는 상기 배터리 모듈의 세측부에 대응하여 형성된다.
상기 하우징에 연결된 상부 커버를 더 포함하고, 상기 커버는 상기 상부 커버와 상기 배터리 모듈 사이에 위치한다.
상기 측벽부는 다수의 보조 결합홈을 갖고, 상기 커버는 다수의 보조 결합부를 더 포함하며, 상기 각각의 보조 결합부는 상기 보조 결합홈에 결합된다.
상기 몸체와 상기 결합부는 분리된 부품이다.
상기 결합부의 횡단면은 사각형, 타원형, 원형 또는 그 조합 형태이다.
상기 측벽부와 상기 바닥부 사이의 각도는 90˚보다 크다.
상기 측벽부와 상기 바닥부 사이의 각도는 91˚ 내지 95˚이다.
상기 적어도 하나의 배터리 셀은 다수의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 모듈은 상기 배터리 셀들을 상호간 전기적으로 연결하기 위해 인접한 상기 배터리 셀들 사이에 연장된 다수의 버스 바를 포함하고, 상기 커버는 상기 버스 바의 각각과 접촉하는 다수의 버스 바 안착부를 포함한다. 각각의 버스 바 안착부는 상기 바닥부로부터 멀어지는 방향으로 연장된 상부 돌기와, 상기 상부 돌기에 대하여 직각 방향으로 연장된 중간 돌기를 포함한다.
상기 커버는 다수의 가스 방출 가이드를 갖고, 각각의 가스 방출 가이드는 상기 배터리 셀들의 각각과 대응된다.
상기 결합부는 상기 몸체의 둘레를 따라 연속적으로 형성된다. 상기 결합부는 U자 형태이다.
상기 결합부는 적어도 하나의 웨지이다. 상기 적어도 하나의 웨지는 다수의 웨지를 포함하고, 상기 웨이즈는 상기 배터리 모듈의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치된다.
배터리 팩의 플라스틱 하우징은 사출 작업시 금형으로부터 용이하게 분리되도록, 하우징의 측벽부에 빼기구배(draft)가 적용된다. 즉, 하우징의 바닥부와 측벽부는 90˚의 각도가 아닌 대략 91˚~95˚의 각도로 형성된다. 따라서, 하우징의 측벽부와 배터리 셀 사이에는 틈 또는 이격 공간이 자연스럽게 형성되는데, 이러한 틈 또는 이격 공간으로 인하여, 배터리 셀이 하우징의 내측에서 흔들리기 쉽다.
그러나, 본 발명에서는 하우징의 측벽부와 배터리 셀 사이의 틈 또는 이격 공간에 결합부가 결합됨으로써, 하우징의 내부에서 배터리 셀이 흔들리지 않게 된다. 즉, 다수의 배터리 셀이 결합부에 강하게 밀착됨으로써, 배터리 셀이 하우징의 내부에서 흔들리지 않게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 상부 커버 및 전방 커버를 제거한 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 BMS 기판 및 커넥터를 제거한 상태의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버 및 엔드 플레이트를 제거한 상태의 사시도이다.
도 5는 도 1의 종단면도이다.
도 6은 도 5의 6 영역을 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 미들 커버에 형성된 결합부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버의 저면을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버의 보조 결합부와 하우징의 보조 결합홈 사이의 결합 관계를 도시한 확대도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 셀과 하우징 사이에 결합되는 결합부를 도시한 단면도이다.
도 11a 내지 도 11d는 결합부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 하우징의 바닥부와 측벽부 사이의 관계를 과장하여 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버의 저면을 도시한 사시도이다.
도 14는 미들 커버에 형성된 결합부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 셀과 하우징 사이에 결합되는 결합부 또는 웨지(wedge)를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 셀과 하우징 사이에 결합되는 결합부 또는 웨지(wedge)를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩(100)은 내부에 다수의 배터리 셀을 수용하는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 상부를 덮는 상부 커버(120) 및 상기 하우징(110)의 전방을 덮는 전방 커버(130)를 포함한다.
여기서, 상기 하우징(110)의 외측 표면에는 하우징(110)의 강도 강화를 위해 외측으로 돌출된 다수의 보강부(113)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 커버(120)는 다수의 볼트(121)에 의해 상기 하우징(110)에 결합되며, 상기 전방 커버(130) 역시 다수의 볼트(131)에 의해 상기 하우징(110)에 결합된다. 더불어, 상기 전방 커버(130)에는 외부 장치(충전기 또는 부하)에 전기적으로 연결되는 커넥터(132)가 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 전방 커버(130)에는 배터리 팩(100)을 쉽게 들고 다닐 수 있도록 하는 손잡이(133)가 결합될 수 있고, 또한 손잡이(133)가 수용되는 손잡이 수용홈(134)도 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 상부 커버 및 전방 커버를 제거한 상태의 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 하우징(110)은 하나의 바닥부(111)와, 상기 바닥부(111)에 연결된 세개의 측벽부(112)를 포함한다.
여기서, 상기 세 개의 측벽부(112)는 상기 바닥부(111)의 세 가장자리로부터 상부로 일정 길이 연장되어 형성된다. 따라서, 다수의 배터리 셀은 상기 하나의 바닥부(111)와 세 개의 측벽부(112)가 이루는 내부 공간에 수용된다. 또한, 상기 하우징(110)은 전방과 상부가 개방되어 있다.
상기 세개의 측벽부(112)의 상단을 따라서는 상부 커버(120)가 결합되는 상부 결합부(115)가 일정 길이 돌출되어 있다. 더불어, 상기 하우징(110)의 상부, 즉, 상부 결합부(115)의 내측에는 미들 커버(140)가 위치되어 있으며, 이러한 미들 커버(140)와 하우징(110)이 이루는 내부 공간에 다수의 배터리 셀이 위치된다. 상기 미들 커버(140)는 대략 판상의 몸체(141)와, 상기 몸체(141)에 형성되어 다수의 버스바(174)가 안착되는 버스바 안착부(142)와, 상기 몸체(141)에 형성되고, 상기 배터리 셀의 안전벤트와 대응하는 위치에 형성된 가스 방출 가이드(143)를 포함한다. 여기서, 상기 버스바(174)는 이웃하는 배터리 셀의 단자(171)를 상호간 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 더불어, 다수의 버스바(174)중 특정 버스바(174)에는 전원선(161a,161b)의 일단이 연결된다.
한편, 상기 하우징(110)의 전방에는 엔드 플레이트(150) 및 BMS 기판(160)이 위치된다. 상기 BMS 기판(160)에는 상기 전원선(161a,161b)의 타단이 연결된다. 더불어, 상기 BMS 기판(160)에는 커넥터(132)가 기구적으로 연결되며, 또한 상기 커넥터(132) 역시 또다른 전원선(162a,162b)에 의해 상기 BMS 기판(160)에 전기적으로 연결된다. 더불어, 도시되지는 않았지만 상기 BMS 기판(160)에는 배터리 셀의 충방전을 제어하고, 용량을 계산하기 위한 다수의 전자 부품이 실장된다. 또한, 상기 BMS 기판(160)은 다수의 볼트(163)에 의해 상기 하우징(110)에 결합된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 BMS 기판 및 커넥터를 제거한 상태의 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 전방에는 엔드 플레이트(150)가 결합되어 있다. 상기 엔드 플레이트(150)는 다수의 배터리 셀을 하우징(110)의 측벽부(112)에 강하게 밀착시키는 역할을 한다. 특히, 상기 엔드 플레이트(150)는 다수의 배터리 셀을 상기 엔드 플레이트(150)와 마주보고 있는 하우징(110)의 측벽부(112)에 밀착시키는 역할을 한다.
또한, 상기 엔드 플레이트(150)에는 중량 감소를 위한 다수의 홀(151)이 형성되어 있다. 이러한 엔드 플레이트(150) 역시 다수의 볼트(152)에 의해 상기 하우징(110)에 결합된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버 및 엔드 플레이트를 제거한 상태의 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(170)이 수평 방향으로 스택된 채, 상기 하우징(110)의 바닥부(111) 및 측벽부(112)가 이루는 내부 공간에 수용되어 있다. 각각의 배터리 셀(170)은 상부에 적어도 하나의 단자(171)가 형성되어 있다. 또한, 각각의 배터리 셀(170)은 상부에 상대적으로 두께가 얇은 안전벤트(172) 및 전해액 주액구를 막는 플러그(173)가 형성되어 있다.
상기 배터리 셀(170)중 하면은 상기 하우징(110)의 바닥부(111)에 밀착된다. 또한, 상기 배터리 셀(170)중 좁은 양측의 측면은 하우징(110)의 대향되는 측벽부(112)에 각각 밀착된다. 더불어, 상기 배터리 셀(170)중 가장 뒤쪽의 배터리 셀(170)은 넓은 측면이 가장 뒤쪽의 측벽부(112)에 밀착된다.
도 5는 도 1의 종단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(110)은 바닥부(111)와, 상기 바닥부(111)의 둘레로부터 연결되어 상부로 일정 길이만큼 연장된 측벽부(112)를 포함한다. 또한, 상기 바닥부(111)와 상기 측벽부(112)의 외부 표면에는 하우징(110)의 강도 보강을 위한 다수의 보강부(113)가 외측 방향으로 돌출되어 형성되어 있다. 더욱이, 상기 측벽부(112)의 상단에는 대략 외측의 수평 방향으로 일정 길이 확장된 확장부(114)가 더 형성되어 있으며, 상기 확장부(114)에는 상부로 일정 길이 돌출되어 상부 커버(120)에 결합되는 상부 결합부(115)가 형성되어 있다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 하우징(110)의 바닥부(111)와 측벽부(112)가 이루는 내부 공간에는 배터리 셀(170)이 수납된다. 또한, 상술한 바와 같이 각각의 배터리 셀(170)은 상부로 돌출된 적어도 하나의 단자(171)를 포함하며, 상기 각 단자(171)에는 버스바(174)가 결합되어 있다.
상기 하우징(110) 및 상기 배터리 셀(170)의 상부에는 미들 커버(140)가 결합되어 있다. 즉, 하우징(110)과 상부 커버(120)의 사이에는 상기 배터리 셀(170)을 실질적으로 덮는 미들 커버(140)가 결합되어 있다. 상기 미들 커버(140)는 대략 상기 하우징(110)의 측벽부(112)와, 상기 배터리 셀(170) 사이의 틈 또는 이격 공간(S)에 결합되는 결합부(144)를 더 포함한다. 즉, 상기 미들 커버(140)에는 하부를 향하여 상기 하우징(110)의 측벽부(112)와 상기 배터리 셀(170) 사이의 틈 또는 이격 공간(S)에 끼워져 상기 배터리 셀(170)의 흔들림을 방지하는 결합부(144)가 더 형성되어 있다.
더불어, 상기 미들 커버(140)에는 내부에 중공(中空)을 갖는 버스바 안착부(142)가 형성되어 있는데, 이는 상부 돌기(142a)와 내부 중간 돌기(142b)를 포함한다. 상기 내부 중간 돌기(142b)의 하부에는 단자(171)에 결합된 하부 넛트(171a)가 위치되고, 상기 내부 중간 돌기(142b)의 상부에는 단자(171)에 결합된 버스바(174) 및 상부 넛트(171b)가 위치한다. 따라서, 상기 버스바(174) 및 상부 넛트(171b)에 의해 상기 미들 커버(140)가 상기 하우징(110) 및 상기 배터리 셀(170)의 상부에 고정되기도 한다. 더불어, 상기 미들 커버(140)에는 내부에 중공을 갖는 가스 방출 가이드(143)도 형성되어 있는데, 이는 안전벤트(172, 도 4 참조)가 개방되었을 때 배터리 셀(170)의 가스가 외부로 신속히 안내되도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 하우징(110)의 확장부(114)에 형성된 상부 결합부(115)에는 상부 커버(120)가 결합된다. 물론, 이를 위해 상기 상부 커버(120)의 둘레에는 서로 이격되고 하부로 일정 길이 연장된 이중 하부 결합부(122)가 형성된다. 즉, 상기 상부 커버(120)의 이중 하부 결합부(122)에 상기 하우징(110)의 상부 결합부(115)가 결합된다. 이와 같이 상부 커버(120)에 형성된 이중 하부 결합부(122)가 하우징(110)에 형성된 상부 결합부(115)에 결합됨으로써, 외부의 수분이나 이물질이 배터리 팩(100)의 내부로 침투하지 않는다.
도 6은 도 5의 6 영역을 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이에는 틈(S)이 존재한다. 상기 틈(S)은 하우징(110)이 금형을 이용한 플라스틱 사출 성형 공법으로 형성되기 때문에 형성된다. 즉, 하우징(110)의 사출 성형 후, 상기 하우징(110)이 금형으로부터 용이하게 취출되도록 상기 하우징(110)의 측벽부(112)에 빼기구배(draft)가 적용된다. 이러한 빼기구배가 적용된 측벽부(112)는 바닥부(111)로부터 대략 90˚ 이상의 각도를 가지며 형성되고, 이에 따라 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이에 틈(S)이 자연스럽게 형성된다. 특히, 상기 측벽부(112) 및 배터리 셀(170)의 상부 영역에 상기 틈(S)이 가장 크게 형성된다.
본 발명은 이와 같이 빼기구배가 적용됨으로써, 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이에 형성되는 틈(S)에 미들 커버(140)의 결합부(144)가 결합되도록 한다. 따라서, 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이의 틈(S)이 제거되고, 이에 따라 하우징(110)의 내부에서 배터리 셀(170)의 흔들림이 방지된다. 즉, 배터리 셀(170)이 상기 미들 커버(140)에 형성된 결합부(144)에 강하게 밀착됨으로써, 배터리 셀(170)의 흔들림이 억제된다.
이러한 결합부(144)는 단면 형태가 대략 사각형, 타원형, 원형 또는 그 조합 형태일 수 있다. 또한, 이러한 결합부(144)는 하부로 연장된 길이가 상기 측벽부(112)(또는 배터리 셀(170))가 갖는 높이의 대략 1~20% 정도로 형성됨이 바람직하다. 상기 결합부(144)의 하부 연장 길이가 측벽부(112)가 갖는 높이의 대략 1~20% 정도로 형성될 경우, 배터리 셀(170)의 흔들림 현상이 가장 효율적으로 억제된다. 예를 들어, 상기 결합부(144)의 길이가 측벽부(112)가 갖는 높이의 1% 미만일 경우, 상기 결합부(144)가 상기 측벽부(112)와 배터리 셀(170)의 틈에 결합되지 않고 이탈될 수 있다. 또한, 상기 결합부(144)의 길이가 측벽부(112)가 갖는 높이의 20%를 초과할 경우, 상기 결합부(144)가 상기 측벽부(112)와 배터리 셀(170)의 틈에 잘 결합되지 않을 수 있다.
또한, 이러한 결합부(144)는 두께가 상기 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이에 형성된 틈의 폭과 같거나 약간 크게 형성된다. 실질적으로 상기 결합부(144)의 두께는 상기 틈의 폭보다 약간 더 크게 형성됨으로써, 상기 결합부(144)가 상기 틈에 억지끼움 형태로 결합된다. 따라서, 상기 배터리 셀(170)은 상기 결합부(144)에 더욱 강하게 밀착되고, 이에 따라 배터리 셀(170)의 흔들림이 더욱 효율적으로 억제된다.
도 7a 및 도 7b는 미들 커버에 형성된 결합부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 미들 커버(240,340)의 결합부(244,344)는 단면의 형태가 대략 역사다리 형태 또는 대략 역삼각 형태로 형성될 수 있다. 즉, 결합부(244,344)의 두께는 상부에서 하부로 갈수록 점차 얇아지는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 결합부(244,344)는 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이의 틈에 용이하게 가이드된다. 다르게 표현하면, 결합부(244,344)의 하단이 상단에 비해 얇게 형성되어 있음으로써, 상기 결합부(144)의 하단이 상기 틈에 쉽게 끼워진다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버의 저면을 도시한 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 결합부(144)는 미들 커버(140)의 몸체(141)중 둘레를 따라 형성된다. 예를 들면, 상기 결합부(144)는 몸체(141)의 적어도 3방향 둘레를 따라 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 결합부(144)는 하우징의 적어도 3방향 측벽부와 배터리 셀의 사이에 형성되는 3방향의 틈에 결합된다. 더불어, 상기 결합부(144)의 내측 영역인 몸체(141)에는 다수의 중공을 갖는 버스바 안착부(142) 및 중공을 갖는 가스 방출 가이드(143)가 형성된다.
한편, 상기 결합부(144)의 외측에는 대략 삼각 형태의 보조 결합부(145)가 더 형성된다. 즉, 상기 결합부(144)의 길이 방향에 대략 수직 방향으로 보조 결합부(145)가 더 형성된다. 이러한 보조 결합부(145)는 일정 피치를 가지며 형성될 수 있고, 또한 하우징(110)의 측벽부(112)에 구비된 보조 결합홈(116, 도 9 참조)에 결합된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버의 보조 결합부와 하우징의 보조 결합홈 사이의 결합 관계를 도시한 확대도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 미들 커버(140)는 결합부(144)의 외측에 대략 삼각 형태의 보조 결합부(145)가 더 형성되고, 이러한 보조 결합부(145)는 하우징(110)의 측벽부(112)에 형성된 보조 결합홈(116)에 결합된다. 따라서, 본 발명은 미들 커버(140)의 결합부(144)가 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이의 틈에 결합될 뿐만 아니라, 미들 커버(140)의 보조 결합부(145)가 하우징(110)의 측벽부(112)에 형성된 보조 결합홈(116)에 결합됨으로써, 하우징(110)과 미들 커버(140) 사이의 결합 강도가 더욱 향상된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 셀과 하우징 사이에 결합되는 결합부를 도시한 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는 결합부(444)가 미들 커버(440)와 일체로 형성되지 않고 분리되어 형성될 수도 있다. 따라서, 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이의 틈에 상기 분리된 결합부(444)가 먼저 결합되고, 그 위에 미들 커버(440)가 안착된다. 또한, 상기 분리된 결합부(444) 역시 단면 형태가 일정 길이를 갖는 사각형, 타원형, 원형 또는 그 조합 형태일 수 있다. 상기 분리된 결합부(444)의 길이 및 폭은 위에서 설명한 것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 11a 내지 도 11d는 결합부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 11a 내지 도 11d에 도시된 바와 같이, 분리된 결합부(544,644,744,844)는 역사다리 형태, 역삼각 형태, 원, 타원 등의 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 역사다리 형태 또는 역삼각 형태의 결합부(544,644)는 하우징(110)과 배터리 셀(170) 사이의 틈에 더욱 용이하게 끼워질 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩중 하우징의 바닥부와 측벽부 사이의 관계를 과장하여 도시한 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 하우징(110)은 바닥부(111)와 측벽부(112)가 90˚가 아닌 대략 91˚~95˚의 각도로 형성된다. 즉, 배터리 팩(100)의 하우징(110)은 사출 성형 작업시 금형으로부터 용이하게 분리되도록, 하우징(110)의 측벽부(112)에 빼기구배가 적용되는데, 이러한 빼기구배 값은 통상 1˚~5˚가 적용되기 때문이다. 따라서, 하우징(110)의 측벽부(112)는 상부로 올라갈수록 수평한 외측 방향으로 경사진 형태를 한다. 이에 따라, 하우징(110)의 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이에는 자연스럽게 틈이 형성된다.
한편, 상기 하우징(110)은 플라스틱 수지가 금형에서 사출 성형되어 이루어진다. 이러한 플라스틱 수지는 ABS(Acrylonitrile-Butadience-Stryene), PA(Polyamide), PC(PolyCarbonate), PCTFE(PolyChloroTriFluoroethylene), PDAP(Poly DiAllyl Phthalate), PE(Poly Ethylene), PETP(Poly Ethylene TerePhthalate), PF(Phenol-Formaldehyde), PIB(Polyisobutylene), PMMA(Poly Methl MethacrylAte), POM(Polyoxymethylene; Polyformaldehyde), PP(PolyPropylene), PS(PolyStyrene), PTFE(PolyTetraFluoroEthylente), PUR(Polyure thane), PVAC(Poly Vinyl Acetate), PVAL(Poly Vinyl Alcolhol), PVB(Poly Vinyl Butyral), PVC(Poly Vinyl Chloride), PVCA(Poly Vinyl Chloride Acetate), PVDC(Poly VinyliDene Chloride), PVF(Poly Vinyl Fluoride), PVFM(Poly Vinyl ForMal) 및 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으며, 본 발명에서 이러한 하우징(110)의 재료가 한정되는 것은 아니다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 미들 커버의 저면을 도시한 사시도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 미들 커버(940)는 상호간 이격된 다수의 결합부(944)를 포함한다. 즉, 상기 결합부(944)는 상기 미들 커버(940)의 몸체(141)의 적어도 세방향 둘레에 대략 형성된다. 여기서, 상기 결합부(944)는 서로 분리 또는 이격되어 형성된다. 따라서, 갭(gap) 또는 스페이스(space)가 인접한 결합부(944)의 사이에 형성된다. 여기서, 상기 결합부의 각각은 보조 결합부(145)를 포함할 수 있다.
비록 도 13에서는, 상기 미들 커버(940)의 몸체(141)로부터 연장하는 결합부(944)가 도시되어 있으나, 상기 결합부(944)는 상기 몸체(141)로부터 분리되어 형성될 수도 있다.
이와 같이 하여, 상기 결합부(944)는 하우징의 각 측벽부와 배터리 셀 사이에 형성되는 틈에 결합되고, 이에 따라 하우징의 내측에서 배터리 셀의 흔들림이 방지된다.
도 14는 미들 커버에 형성된 결합부의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 결합부(1144)는 자신의 표면에 형성된 다수의 돌기, 요철 또는 엠보싱 영역(1144a)을 포함한다.
상기 다수의 돌기, 요철 또는 엠보싱 영역(1144a)은 상기 결합부(1144)로부터 돌출되어 형성되고, 따라서 상기 결합부(1144)가 측벽부(112)와 배터리 셀(170) 사이의 공간(S)에 더욱 강하게 밀착된다.
비록 도 14에서는 미들 커버(1140)의 몸체(1141)로부터 연장되어 형성된 결합부(1144)가 도시되어 있으나, 결합부(1144)는 상기 몸체(1141)로부터 분리되어 형성될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 셀과 하우징 사이에 결합되는 결합부 또는 웨지(wedge)를 도시한 단면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 결합부(1244)는 미들 커버의 몸체로부터 분리되어 형성된 웨지(wedge) 일 수 있다. 예를 들면, 상기 결합부(1244)는 아래로 내려갈수록 얇아지는 웨지(wedge)일 수 있다. 이러한 결합부(1244)는 하우징의 측벽부 및 배터리 셀 사이의 틈에 결합되는 다수의 웨지일 수 있다. 따라서, 다수의 결합부 또는 웨지(1244)는 하우징의 내측에 위치된 배터리 셀의 흔들림 현상을 방지할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩중 배터리 셀과 하우징 사이에 결합되는 결합부 또는 웨지(wedge)를 도시한 단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 결합부(1344)는 아래로 내려갈수록 얇아지는 제1영역(1344a), 상기 제1영역(1344a)으로부터 수평 방향으로 돌출되고, 아래로 내려갈수록 얇아지는 제2영역(1344b)으로 이루어진 웨지일 수 있다. 상기 결합부(1344)는 상기 하우징의 측벽부 및 배터리 셀 사이의 틈에 결합되는 다수의 결합부 또는 웨지일 수 있다. 특히, 각각의 결합부 또는 웨지(1344)는 제1영역(1344a)으로부터 수평 방향으로 돌출된 제2영역(1344b)을 포함한다. 따라서, 일단 결합부 또는 웨지(1344)가 상기 하우징의 측벽부와 배터리 셀의 사이의 틈에 결합되면, 상기 결합부 또는 웨지(1344)가 상기 틈으로부터 쉽게 분리되지 않고, 따라서 하우징 내측에서 배터리 셀의 흔들림 현상이 방지된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩
110; 하우징 111; 바닥부
112; 측벽부 113; 보강부
114; 확장부 115; 상부 결합부
116; 보조 결합홈 120; 상부 커버
122; 이중 하부 결합부 130; 전방 커버
132; 커넥터 133; 손잡이
134; 손잡이 홈 140; 미들 커버
141; 몸체 142; 버스바 안착부
142a; 상부 돌기 142b; 내부 중간 돌기
143; 가스 방출 가이드 144; 결합부
145; 보조 결합부 150; 엔드 플레이트
151; 홀 160; BMS 기판
161,162; 전원선 163; 볼트
170; 배터리 셀 171; 단자
171a; 171b; 넛트 172; 안전벤트
173; 플러그 174; 버스바

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈;
    상기 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하고, 바닥부 및 상기 바닥부로부터 연장된 다수의 측벽부를 포함하는 하우징;
    상기 배터리 모듈을 덮고, 몸체를 갖는 커버; 및
    상기 측벽부중 적어도 어느 하나와 배터리 모듈의 사이에 위치된 결합부를 포함하고,
    상기 결합부는 상기 몸체의 둘레를 따라 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 몸체로부터 멀어지는 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 측벽부중 어느 하나의 길이의 1% 내지 20%의 길이를 가짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 측벽부중 어느 하나와 상기 배터리 모듈에 접촉함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 바닥부를 향하여 점차 좁게 가늘어짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합부는 끝단이 평평한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 배터리 모듈의 세측부에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 연결된 상부 커버를 더 포함하고,
    상기 커버는 상기 상부 커버와 상기 배터리 모듈 사이에 위치함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측벽부는 다수의 보조 결합홈을 갖고,
    상기 커버는 다수의 보조 결합부를 더 포함하며,
    상기 각각의 보조 결합부는 상기 보조 결합홈에 결합됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 몸체와 상기 결합부는 분리된 부품인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 결합부의 횡단면은 사각형, 타원형, 원형 또는 그 조합 형태인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 측벽부와 상기 바닥부 사이의 각도는 90˚보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 측벽부와 상기 바닥부 사이의 각도는 91˚ 내지 95˚인을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀은 다수의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 배터리 모듈은
    상기 배터리 셀들을 상호간 전기적으로 연결하기 위해 인접한 상기 배터리 셀들 사이에 연장된 다수의 버스 바를 포함하고,
    상기 커버는 상기 버스 바의 각각과 접촉하는 다수의 버스 바 안착부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    각각의 버스 바 안착부는 상기 바닥부로부터 멀어지는 방향으로 연장된 상부 돌기와, 상기 상부 돌기에 대하여 직각 방향으로 연장된 중간 돌기를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 다수의 가스 방출 가이드를 갖고, 각각의 가스 방출 가이드는 상기 배터리 셀들의 각각과 대응됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 U자 형태인 것을 특징을 하는 배터리 팩.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 적어도 하나의 웨지인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 웨지는 다수의 웨지를 포함하고,
    상기 웨지는 상기 배터리 모듈의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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