KR101202332B1

KR101202332B1 - 배터리 팩

Info

Publication number: KR101202332B1
Application number: KR1020090117089A
Authority: KR
Inventors: 한정엽
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2012-11-16
Also published as: US20110129703A1; KR20110060490A

Abstract

본 발명에 관한 배터리 팩은, 복수 개의 제1 지지공들이 형성된 일측 판과, 제1 지지공들에 대응하는 위치에 제2 지지공들이 형성된 타측 판을 구비하며, 중공의 육면체 형상을 갖는, 케이스와, 일단은 제1 지지공에 의해 지지되고 타단은 제2 지지공에 의해 지지되어 케이스에 설치되는 복수 개의 이차전지들을 구비하고, 일측 판과 타측 판에 각각 공기 유통공이 형성되며, 일측 판에 형성된 공기 유통공은 일측 판의 가장자리와 제1 지지공 사이에 배열되고, 타측 판에 형성된 공기 유통공은 타측 판의 가장자리와 상기 제2 지지공 사이에 배열된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공 육면체 형상의 케이스에 복수 개의 이차전지들이 삽입되므로 이차전지들이 효율적으로 냉각됨과 아울러 결합 상태가 안정적으로 유지되는 배터리 팩에 관한 것이다.

전동 자전거(electric bike)나 오토바이와 같은 장치에는 복수 개의 이차전지들이 조합되는 배터리 팩(battery pack)이 장착된다.

배터리 팩이 작동하는 동안 발생하는 열로 인해 이차전지들의 온도가 상승하므로, 열을 효율적으로 냉각하지 않으면 이차전지의 수명이 짧아지는 문제점이 있다. 또한 배터리 팩은 주행 중에 충격과 진동이 전달되어도 이차전지들이 탈락하지 않도록 이차전지들을 원래의 조립 위치에 안정적으로 유지하여야 한다. 또한 복수 개의 이차전지들을 조합하여 배터리 팩을 제조할 때에는 이차전지들이 완전히 조립되지 않은 상태에서 각각의 이차전지들을 전기적으로 연결하는 작업을 실시하는데, 이차전지들이 움직이거나 탈락하여 작업이 불편한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이차전지들의 조립 상태가 안정적으로 유지되는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이차전지들을 효과적으로 냉각할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이차전지들을 연결하는 조립 작업이 용이한 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

본 발명은 중공의 육면체 형상의 케이스에 형성된 지지공들에 복수 개의 이차전지들이 삽입된 구조를 갖는 배터리 팩을 제공한다.

본 발명에 관한 배터리 팩은, 복수 개의 제1 지지공들이 형성된 일측 판과, 제1 지지공들에 대응하는 위치에 제2 지지공들이 형성된 타측 판을 구비하며, 중공의 육면체 형상을 갖는, 케이스와, 일단은 제1 지지공에 의해 지지되고 타단은 제2 지지공에 의해 지지되어 케이스에 설치되는 복수 개의 이차전지들을 구비하고, 일측 판과 타측 판에 각각 공기 유통공이 형성되며, 일측 판에 형성된 공기 유통공은 일측 판의 가장자리와 제1 지지공 사이에 배열되고, 타측 판에 형성된 공기 유통공은 타측 판의 가장자리와 제2 지지공 사이에 배열된다.

삭제

본 발명에 있어서, 케이스는 일측 판을 구비하는 상부 케이스와, 타측 판을 구비하여 상부 케이스에 결합하는 하부 케이스를 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 케이스는 일측 판의 가장자리에서 타측 판을 향해 연장 하는 측면판들을 구비할 수 있고, 측면판들은 하나 이상의 측면 공기 유통공들을 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 케이스는 외측 면에서 외부를 향해 돌출 형성되는 냉각용 핀들을 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 타측 판은, 타측 판의 최외곽에 형성된 제2 지지공들의 가장자리에서 타측 판의 외부 면이 제2 지지공들의 내측을 향해 돌출 형성됨으로써, 이차전지를 지지하는 외곽 이차전지 지지부를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 타측 판은, 인접한 제2 지지공들의 사이에서 타측 판의 외부 면에 결합하여 제2 지지공들의 내측을 향해 연장함으로써, 이차전지를 지지하는 내부 이차전지 지지부를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 제1 지지공들을 통해 외부로 돌출한 이차전지들의 일측 단부면들을 전기적으로 연결하는 제1 연결탭과, 제2 지지공들을 통해 외부로 돌출한 이차전지들의 타측 단부면들을 전기적으로 연결하는 제2 연결탭을 더 구비할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 배터리 팩은, 중공 육면체 형상의 케이스에 이차전지들이 삽입되므로 이차전지들의 표면에 접하는 공기에 의해 이차전지가 효율적으로 냉각될 수 있다. 또한 케이스에 의해 이차전지들이 안정적으로 유지되므로 조립이 편리하고 조립 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 본 발명에 관한 배터리 팩의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩의 구성 요소인 케이스를 도시한 일부 절개 사시도이고, 도 2는 도 1의 케이스를 구비한 배터리 팩의 단면도이다.

도1 및 도 2에 나타난 실시예 관한 배터리 팩에 있어서, 배터리 팩은 중공의 육면체 형상을 갖는 케이스(30)와, 케이스(30)에 설치되는 복수 개의 이차전지들(40)을 구비한다.

케이스(30)는 도면 상 상측의 일측 판(10)과, 일측 판(10)에 대응하여 연장하는 타측 판(20)과, 상기 일측 판(10)과 타측 판(20)의 가장자리를 연결하는 측면판들(35, 36)을 구비하는, 중공의 육면체 형상으로 이루어진다. 케이스(30)의 내부에는 빈 공간이 형성되므로 이차전지들(40)이 케이스(30)에 삽입되어도 이차전지들(40)의 측면 표면은 공기와 접촉하므로 이차전지들(40)의 냉각이 효율적으로 이루어질 수 있다.

케이스(30)의 일측 판(10)은 복수 개의 제1 지지공들(11)을 구비한다. 케이스(30)의 타측 판(20)은 제1 지지공들(11)에 대응하는 위치에 형성된 제2 지지공들(21)을 구비한다. 제1 지지공들(11)과 제2 지지공들(21)은 도시된 것과 같이 벌집 모양의 형태를 이루도록 엇갈리게 배치된다.

케이스(30)의 일측 판(10)은 공기 유통공들(13)을 구비한다. 공기 유통공들(13)은 제1 지지공들(11)이 벌집 모양을 이루며 엇갈리게 배치될 때 일측 판(10) 의 가장자리와 제1 지지공들(11)의 사이에 생기는 여유 부분에 형성될 수 있다.

케이스(30)의 타측 판(20)도 일측 판(10)과 유사한 방식으로 형성되는 공기 유통공들(23)을 구비한다. 일측 판(10)과 타측 판(20)의 공기 유통공들(13, 23)은 케이스(30)의 내부의 공기가 외부로 배출되게 안내함으로써 이차전지(40)가 연장하는 방향, 즉 도면 상 상하 방향으로 공기 흐름이 발생하게 하는 역할을 수행한다.

케이스(30)는 플라스틱과 같은 전기를 전도하지 않는 소재로 이루어질 수 있다. 또는 케이스(30)는 알루미늄과 같은 금속 소재로 틀을 성형한 후 그 표면을 전기를 절연하는 소재로 코팅하는 방법으로 제조될 수도 있다.

케이스(30)의 일측 판(10)의 가장자리에서 타측 판(20)의 가장자리를 향하여 연장하는 측면판들(35, 36)에는 케이스(30)의 내부와 외부를 유통시키는 측면 공기 유통공들(35a, 36a)이 형성될 수 있다. 측면 공기 유통공들(35a, 36a)은 케이스(30)의 외부 공기를 도입함과 아울러 케이스(30)의 내부 공기를 외부로 배출함으로써 이차전지들(40)을 가로지르는 방향, 즉 도 2에서 볼 때 좌측에서 우측으로 향하는 방향의 공기 흐름을 형성하는 기능을 수행한다.

이차전지(40)는 충전 및 방전이 가능한 전지 조립체로서, 일단(41)은 제1 지지공(11)에 의해 지지되고 타단(42)은 제2 지지공(21)에 의해 지지된다. 이차전지(40)는 상측의 일측 단부면(43)과 하측의 타측 단부면(44)을 구비한다. 일측 단부면(43)은 제1 지지공(11)을 통해 케이스(30)의 외측에 노출되고, 타측 단부면(44)은 제2 지지공(21)을 통해 케이스(30)의 외측에 노출된다. 일측 단부면(43) 과 타측 단부면(44)은, 외부와의 전기적 연결을 위한 단자로 기능할 수 있다.

케이스(30)의 일측 판(10)의 외측에는, 제1 지지공들(11)을 통해 외부로 노출된 이차전지(40)의 일측 단부면들(43)을 전기적으로 연결하는 제1 연결탭(60)을 구비한다. 제1 연결탭(60)은 홈부(61)가 일측 단부면들(43)에 용접됨으로써 이차전지(40)에 전기적으로 연결될 수 있다.

케이스(30)의 타측 판(20)의 외측에는, 제2 지지공들(21)을 통해 외부로 노출된 이차전지(40)의 타측 단부면들(44)을 전기적으로 연결하는 제2 연결탭(50)을 구비한다. 제2 연결탭(50)도 홈부(51)가 타측 단부면들(44)에 용접됨으로써 이차전지(40)에 전기적으로 연결될 수 있다.

타측 판(20)은, 타측 판(20)의 최외곽에 형성된 제2 지지공들(21)의 가장자리에서 제2 지지공들(21)의 내측을 향해 돌출 형성되는 외곽 이차전지 지지부(21a)를 구비할 수 있다. 외곽 이차전지 지지부(21a)는 타측 판(20)의 일부가 연장 형성되는 부분이며, 이차전지(40)의 타측 단부면(44)을 지지하는 기능을 수행한다.

타측 판(20)은, 인접한 제2 지지공들(21)의 사이에서 타측 판(20)의 외부 면에 결합하여 인접한 제2 지지공들(21)의 내측을 향해 연장하는 내부 이차전지 지지부(21b)를 구비할 수 있다. 내부 이차전지 지지부(21b)는 타측 판(20)과 별도의 부재로 형성되어 타측 판(20)에 결합할 수 있으며, 이차전지(40)의 타측 단부면(44)을 지지하는 기능을 수행한다.

배터리 팩을 조립하는 과정에서 케이스(30)의 제1 지지공(11)과 제2 지지 공(21)에 이차전지(40)를 삽입하면, 외곽 이차전지 지지부(21a)와 내부 이차전지 지지부(21b)가 이차전지(40)를 안정적으로 지지할 수 있다. 따라서 이차전지(40)에 제1 연결탭(60)과 제2 연결탭(50)을 용접하는 작업이 안정적으로 수행될 수 있으며, 배터리 팩이 사용되는 동안에도 이차전지(40)와 케이스(30)의 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성의 배터리 팩에서는 케이스(30)에 형성된 공기 유통공들(13, 35a, 36a)을 통해 케이스(30)의 외부의 공기가 내부로 도입되고, 케이스(30)에 결합된 이차전지(40)의 표면에 공기가 접하며 효과적인 냉각 작용이 발생한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 배터리 팩의 조립 과정을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 배터리 팩이 조립된 상태의 단면도이다.

도 3 및 도 4에 나타난 실시예에 관한 배터리 팩에 있어서, 배터리 팩은 중공의 육면체 형상을 갖는 케이스(130A, 130B)와, 케이스(130A, 130B)에 설치되는 복수 개의 이차전지들(140)을 구비한다.

도 1에 나타난 실시예에서의 케이스는 하나의 종공의 육면체 형상으로 제조되었으나, 도 3 및 도 4의 실시예에서는 케이스(130A, 130B)가 일측 판(110)을 구비하는 상부 케이스(130A)와, 타측 판(120)을 구비하는 하부 케이스(130B)를 구비한다.

상부 케이스(130A)는 일측 판(110)에서 하부 케이스(130B)를 향하여 연장하는 측면판들(136, 137)을 구비한다. 상부 케이스(130A)의 측면판들(136, 137)의 하단에는 요홈(136b, 137b)이 형성된다.

하부 케이스(130B)는 타측 판(120)에서 상부 케이스(130A)를 향하여 연장하는 측면판들(138, 139)을 구비한다. 하부 케이스(130B)의 측면판들(138, 139)의 상단에는 요홈(136b, 137b)에 대응하는 형상의 돌기(138b, 139b)를 구비한다. 상부 케이스(130A)와 하부 케이스(130B)는 돌기(138b, 139b)가 요홈(136b, 137b)에 삽입됨으로써 결합하여 중공의 육면체 형상을 이룰 수 있다.

상부 케이스(130A)와 하부 케이스(130B)가 결합하여 완성되는 케이스(130A, 130B)의 내부에 빈 공간이 형성되므로 이차전지들(140)이 케이스(130A, 130B)에 삽입되어도 이차전지들(140)의 측면 표면은 공기와 접촉하므로 이차전지들(140)의 냉각이 효율적으로 이루어질 수 있다.

상부 케이스(130A)의 일측 판(110)은 복수 개의 제1 지지공들(111)을 구비한다. 하부 케이스(130B)의 타측 판(120)은 제1 지지공들(111)에 대응하는 위치에 형성된 제2 지지공들(121)을 구비한다. 제1 지지공들(111)과 제2 지지공들(121)은 도 1의 실시예서와 같이 벌집 모양의 형태를 이루도록 엇갈리게 배치될 수 있다.

상부 케이스(130A)와 하부 케이스(130B)는 플라스틱과 같은 전기를 전도하지 않는 소재로 이루어질 수 있다. 또는 상부 케이스(130A)와 하부 케이스(130B)는 알루미늄과 같은 금속 소재로 틀을 성형한 후 그 표면을 전기를 절연하는 소재로 코팅하는 방법으로 제조될 수도 있다.

상부 케이스(130A)와 하부 케이스(130B)의 측면판들(136, 137, 138, 139)에는 케이스(130A, 130B)의 내부와 외부를 유통시키는 측면 공기 유통공들(135a, 136a)이 형성될 수 있다. 측면 공기 유통공들(135a, 136a)은 케이스(130A, 130B)의 외부 공기를 도입함과 아울러 케이스(130A, 130B)의 내부 공기를 외부로 배출함으로써 이차전지들(140)을 가로지르는 방향, 즉 도 4에서 볼 때 좌측에서 우측으로 향하는 방향의 공기 흐름을 형성하는 기능을 수행한다.

이차전지(140)는 충전 및 방전이 가능한 전지 조립체로서, 일단(141)은 제1 지지공(111)에 의해 지지되고 타단(142)은 제2 지지공(121)에 의해 지지된다. 이차전지(140)는 상측의 일측 단부면(143)과 하측의 타측 단부면(144)을 구비한다. 일측 단부면(143)은 제1 지지공(111)을 통해 상부 케이스(130A)의 외측에 노출되고, 타측 단부면(144)은 제2 지지공(121)을 통해 하부 케이스(130B)의 외측에 노출된다. 일측 단부면(143)과 타측 단부면(144)은, 외부와의 전기적 연결을 위한 단자로 기능할 수 있다.

상부 케이스(130A)의 일측 판(110)의 외측에는, 제1 지지공들(111)을 통해 외부로 노출된 이차전지(140)의 일측 단부면들(143)을 전기적으로 연결하는 제1 연결탭(60)을 구비한다. 제1 연결탭(60)은 홈부(61)가 일측 단부면들(143)에 용접됨으로써 이차전지(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.

하부 케이스(130B)의 타측 판(120)의 외측에는, 제2 지지공들(121)을 통해 외부로 노출된 이차전지(140)의 타측 단부면들(144)을 전기적으로 연결하는 제2 연결탭(150)을 구비한다. 제2 연결탭(150)도 홈부(151)가 타측 단부면들(144)에 용접됨으로써 이차전지(140)에 전기적으로 연결될 수 있다.

타측 판(120)은, 타측 판(120)의 최외곽에 형성된 제2 지지공들(121)의 가 장자리에서 제2 지지공들(121)의 내측을 향해 돌출 형성되는 외곽 이차전지 지지부(121a)를 구비할 수 있다. 외곽 이차전지 지지부(121a)는 타측 판(120)의 일부가 연장 형성되는 부분이며, 이차전지(140)의 타측 단부면(144)을 지지하는 기능을 수행한다.

타측 판(120)은, 인접한 제2 지지공들(121)의 사이에서 타측 판(120)의 외부 면에 결합하여 인접한 제2 지지공들(121)의 내측을 향해 연장하는 내부 이차전지 지지부(121b)를 구비할 수 있다. 내부 이차전지 지지부(121b)는 타측 판(120)과 별도의 부재로 형성되어 타측 판(120)에 결합할 수 있으며, 이차전지(140)의 타측 단부면(144)을 지지하는 기능을 수행한다.

배터리 팩을 조립하는 과정에서 케이스(130A, 130B)의 제1 지지공(111)과 제2 지지공(121)에 이차전지(140)를 삽입하면, 외곽 이차전지 지지부(121a)와 내부 이차전지 지지부(121b)가 이차전지(140)를 안정적으로 지지할 수 있다. 따라서 이차전지(140)에 제1 연결탭(60)과 제2 연결탭(150)을 용접하는 작업이 안정적으로 수행될 수 있으며, 배터리 팩이 사용되는 동안에도 이차전지(140)와 케이스(130A, 130B)의 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

케이스(130A, 130B)는 외측 면에서 외부를 향해 돌출 형성되는 냉각용 핀들(170)을 더 구비할 수 있다. 냉각용 핀들(170)은 케이스(130A, 130B)의 자체의 열을 외부로 방출하는 기능을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성의 배터리 팩에서는 케이스(130A, 130B)에 형성된 공기 유통공들(135a, 136a)을 통해 케이스(130A, 130B)의 외부의 공기가 내부로 도 입되고, 케이스(130A, 130B)에 결합된 이차전지(140)의 표면에 공기가 접하며 효과적인 냉각 작용이 발생한다.

본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리 팩의 구성 요소인 케이스를 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 2는 도 1의 케이스를 구비한 배터리 팩의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 배터리 팩의 조립 과정을 나타낸 단면도이다.

도 4는 도 3의 배터리 팩이 조립된 상태의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13, 23: 공기 유통공들 21, 121: 제2 지지공들

60: 제1 연결탭 151: 홈부

51, 61: 홈부 170: 냉각용 핀들

10, 110: 일측 판 40, 140: 이차전지

11, 111: 제1 지지공 41, 141: 일단

130A: 상부 케이스 42, 142: 타단

130B: 하부 케이스 43, 143: 일측 단부면

20, 120: 타측 판 44, 144: 타측 단부면

21b, 121b: 내부 이차전지 지지부 50, 150: 제2 연결탭

21a, 121a: 외곽 이차전지 지지부 136b, 137b: 요홈

138b, 139b: 돌기 138b, 139b: 돌기

35, 36, 138, 139, 136, 137: 측면판들 30, 130A, 130B: 케이스

35a, 36a, 135a, 136a: 측면 공기 유통공들

Claims

복수 개의 제1 지지공들이 형성된 일측 판과, 상기 제1 지지공들에 대응하는 위치에 제2 지지공들이 형성된 타측 판을 구비하며, 중공의 육면체 형상을 갖는, 케이스; 및

일단은 상기 제1 지지공에 의해 지지되고, 타단은 상기 제2 지지공에 의해 지지되어 상기 케이스에 설치되는 복수 개의 이차전지들;을 구비하고,

상기 일측 판과 상기 타측 판에 각각 공기 유통공이 형성되며,

상기 일측 판에 형성된 공기 유통공은 상기 일측 판의 가장자리와 상기 제1 지지공 사이에 배열되고, 상기 타측 판에 형성된 공기 유통공은 상기 타측 판의 가장자리와 상기 제2 지지공 사이에 배열되고,

상기 제1 지지공은 이웃한 다른 제1 지지공과 지그-재그 패턴으로 엇갈리게 배치되며,

상기 제2 지지공은 이웃한 다른 제2 지지공과 지그-재그 패턴으로 엇갈리게 배치되고,

상기 일측 판의 공기 유통공은 상기 일측 판의 가장자리와 상기 제1 지지공 사이의 여유 부분에 형성되고,

상기 타측 판의 공기 유통공은 상기 타측 판의 가장자리와 상기 제2 지지공 사이의 여유 부분에 형성되는 배터리 팩.
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 케이스는 상기 일측 판을 구비하는 상부 케이스와, 상기 타측 판을 구비하여 상기 상부 케이스에 결합하는 하부 케이스를 구비하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 케이스는 상기 일측 판의 가장자리에서 상기 타측 판을 향해 연장하는 측면판들을 구비하고, 상기 측면판들은 하나 이상의 측면 공기 유통공들을 구비하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 케이스는 외측 면에서 외부를 향해 돌출 형성되는 냉각용 핀들을 구비하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 타측 판은, 상기 타측 판의 최외곽에 형성된 상기 제2 지지공들의 가장자리에서 상기 타측 판의 외부 면이 상기 제2 지지공들의 내측을 향해 돌출 형성됨으로써, 상기 이차전지를 지지하는 외곽 이차전지 지지부를 더 구비하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 타측 판은, 인접한 상기 제2 지지공들의 사이에서 상기 타측 판의 외부 면에 결합하여 상기 제2 지지공들의 내측을 향해 연장함으로써, 상기 이차전지를 지지하는 내부 이차전지 지지부를 더 구비하는, 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지공들을 통해 외부로 돌출한 상기 이차전지들의 일측 단부면들을 전기적으로 연결하는 제1 연결탭과, 상기 제2 지지공들을 통해 외부로 돌출한 상기 이차전지들의 타측 단부면들을 전기적으로 연결하는 제2 연결탭을 더 구비하는, 배터리 팩.