KR101243371B1

KR101243371B1 - 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩

Info

Publication number: KR101243371B1
Application number: KR1020120004720A
Authority: KR
Inventors: 천창열
Original assignee: (주)미섬시스텍
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-03-13

Abstract

본 발명은 두께를 최소화하기 위한 구조를 갖는 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다. 배터리 팩 케이스는 상부 케이스와, 하부 케이스 및 복수 개의 측벽 케이스들을 포함한다. 측벽 케이스들 각각은 상호 인접하는 측벽 케이스와 결합하는 결합부가 형성된다. 결합부는 측벽 케이스의 양단이 일정 각도 경사지게 연장된다. 결합부는 인접하는 측벽 케이스들을 상호 결합되는 결합면을 형성한다. 결합면에는 오링이 상하 방향으로 설치된다. 결합된 측벽 케이스들의 상부면과 하부면 각각에는 가스켓이 각각 설치되어 상부 및 하부 케이스와 결합된다. 본 발명에 의하면, 일정 각도 경사지게 형성되는 결합부에 의해 인접하는 측벽 케이스들을 X-Y 축 방향으로 압박하여 결합하고, 열전 시트들을 이용하여 배터리 셀들의 단자들을 Z 축 방향으로 압박함으로써, 측벽 케이스의 두께 및 무게를 최소화할 수 있으며, 오링 및 가스켓을 이용하여 배터리 팩 케이스의 내부 공간을 밀폐시킨다. 따라서 본 발명의 배터리 팩은 방수, 방열 및 방충 기능을 제공할 수 있다.

Description

배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩{BATTERY PACK CASE AND BATTERY PACK WITH IT}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 두께를 최소화하고, 방열, 방충 및 방수가 가능한 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.

최근 휴대용 전자 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라, 휴대용 전자 기기에 대한 전원 공급원으로 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차 전지는 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지(배터리 셀)의 형태로 사용될 수 있다. 또한 다수의 배터리 셀들을 전기적으로 연결하여 하나의 단위로 형성한 배터리 팩이 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 디바이스는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하다. 하지만, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 모바일 기기 또는 전력 소모가 많은 전동 자전거, 전동 스쿠터, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등과 같이 장기간 구동과 대전력 구동이 필요하다. 전동 자전거, 전동 스쿠터, 전기 자동차 등은 주로 야외에서 사용되며, 비나 눈과 같은 기상 환경이나 도로 환경에 따라 이러한 장치에 장착된 배터리 팩에 충격이 가해지거나 물이 침투하여 쇼트가 발생하는 문제점이 있었다.

또한 배터리 팩에 의한 대전력 구동이 이루어짐으로 인해 발생하는 열도 외부로 배출되어야 하는데, 종래의 배터리 팩은 발생한 열의 외부 배출이 잘 이루어지지 않아 배터리 팩의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 이러한 배터리 팩은 용량의 증가로 인해 배터리 셀의 갯수가 증가하게 되므로, 배터리 셀들을 수용하기 위한 배터리 팩 케이스의 크기 및 무게가 증가되며, 이로 인해 제조 단가가 증가되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 배터리 팩 케이스의 무게를 줄이기 위하여, 모서리 부분이 X-Y 축 방향으로 압박하도록 일정 각도 경사지게 결합되는 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복수 개의 방열판들을 갖는 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수 개의 배터리 셀들의 단자 상부에 열전 시트를 구비하여 발열을 방출하고 충격을 완화시키는 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방수용 오-링을 갖는 배터리 팩 케이스 및 이를 구비하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 배터리 팩 케이스는 상호 인접하는 측벽 케이스를 압박 결합하도록 측벽 케이스의 양단이 경사지게 연장되는 결합부를 제공하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 배터리 팩 케이스는 측벽 케이스의 두께를 최소화할 수 있다.

이 특징에 따른 본 발명의 배터리 팩 케이스는, 내부에 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 직육면체 형상으로 형성되도록 상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 제 1 내지 제 4 측벽 케이스들과; 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 상부면 및 하부면 각각에 결합되는 상부 및 하부 케이스 및; 상기 측벽 케이스들 각각의 양단이 일정 각도로 경사지게 연장되어, 인접하는 상기 측벽 케이스들 간의 결합면을 형성하고, 상기 결합면이 상기 측벽 케이스들이 교차되게 연장되는 방향에서 외측으로 45 도 각도로 경사지게 각각 형성되는 제 1 내지 제 4 결합부를 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 측벽 케이스들 각각은; 외측으로 수직하게 돌출되는 복수 개의 방열핀들을 구비한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 결합부들 각각은; 상기 결합면의 상하 길이 방향으로 삽입되어, 상기 결합면을 밀폐시키는 오링이 삽입되는 삽입홈을 형성한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 배터리 팩 케이스는; 결합된 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스의 상기 상부면과 상기 상부 케이스 사이를 밀폐되도록 삽입 설치되는 제 1 가스켓과; 결합된 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스의 상기 하부면과 상기 하부 케이스 사이를 밀폐되도록 삽입 설치되는 제 2 가스켓을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 측벽 케이스의 양단이 상호 경사지게 결합되는 배터리 팩 케이스를 구비하는 배터리 팩이 제공된다. 이 배터리 팩에 의하면, 측벽 케이스의 두께를 최소화하여, 배터리 팩의 무게를 줄일 수 있다.

이 특징에 따른 배터리 팩은, 복수 개의 배터리 셀들과; 내부에 상기 배터리 셀들을 수용하고, 복수 개의 측벽 케이스들을 구비하는 배터리 팩 케이스와; 상기 측벽 케이스의 양단이 경사지게 연장되어 형성되고, 상기 측벽 케이스들 중 상호 인접하는 측벽 케이스들의 상기 연장된 양단을 상호 결합하는 복수 개의 결합부와; 상기 배터리 팩 케이스의 일측에 구비되어 상기 배터리 셀들을 충전시키는 전원을 공급하는 전원 입력단과; 상기 배터리 팩 케이스의 내부에 설치되고, 상기 전원 입력단으로부터 전원을 공급받아서 상기 배터리 셀들을 충전하거나 밸런싱 조절 및 제어하는 회로 기판 및; 상기 배터리 팩 케이스의 일측에 구비되어 상기 회로 기판으로 상기 배터리 셀들을 충전 및 방전시키기 위한 신호들을 입력하는 신호 입력단을 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 배터리 팩 케이스는; 내부 공간에 상기 배터리 셀들을 수용하는 직육면체 형상으로 형성되도록 상기 측벽 케이스들을 형성하는 제 1 내지 제 4 측벽 케이스들 및; 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 상부면 및 하부면 각각에 결합되는 상부 및 하부 케이스를 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 배터리 팩은; 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 상부면과 상기 상부 케이스 사이와, 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 하부면과 상기 하부 케이스 사이의 각각에 구비되어 상기 배터리 팩 케이스의 내부 공간을 밀폐시키는 제 1 및 제 2 가스켓을 더 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 결합부는; 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들 중 상호 인접하는 하나의 일단이 경사지게 연장되는 부분과, 상기 하나와 인접하는 다른 하나의 일단이 경사지게 연장되는 부분이 결합되어 결합면을 형성하고, 상기 결합면은 상기 하나 및 상기 다른 하나의 측벽 케이스들에 의해 형성되는 X-Y 좌표계에 대하여 외측으로 45 도 경사진 각도를 갖는다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 결합부는 상기 결합면의 어느 하나에 X-Y 좌표계와 직교하는 Z 축 방향으로 삽입되는 오링을 설치하는 삽입홈이 형성된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 배터리 팩은; 상기 배터리 팩 케이스 내부에 설치되어 상기 배터리 팩 케이스의 내부 공간을 상기 회로 기판과 상기 배터리 셀들을 각각 설치하는 공간으로 분리하는 분리판과; 상기 회로 기판에 대향하는 상기 제 1 측벽 케이스 일측에 설치되어 상기 회로 기판으로부터 발생되는 열을 상기 제 1 측벽 케이스로 전달하는 제 1 열전 시트와; 상기 배터리 셀들의 상부에 형성되는 복수 개의 제 1 및 제 2 단자들과 상기 상부 케이스 사이에 설치되어, 상기 제 1 및 상기 제 2 단자들로부터 발생되는 열을 상기 상부 케이스로 전달하고, 상기 상부 케이스 외측으로부터 가해지는 진동 및 충격을 완충시키는 제 2 및 제 3 열전 시트를 더 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 인접하는 측벽 케이스의 양단이 연장되어 경사지게 상호 결합되는 복수 개의 결합부를 구비함으로써, 측벽 케이스의 두께를 최소화시킬 수 있으며, 이로 인해 배터리 팩의 무게를 줄일 수 있다.

또 본 발명의 배터리 팩은 측벽 케이스의 표면에 복수 개의 방열핀들을 구비함으로써, 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

또 본 발명의 배터리 팩은 결합부의 결합면에 오링을 구비하고, 상부 및 하부 케이스와 결합된 측벽 케이스들 사이에 가스켓을 설치함으로써, 배터리 팩 케이스의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있으며, 이로 인하여 방수 효과를 제공한다.

또한 본 발명의 배터리 팩은 열이 가장 많이 발생되는 부분 예컨대, 측벽 케이스와 회로 기판 사이, 배터리 셀들의 단자들과 상부 케이스 사이에 열전 시트를 구비함으로써, 밸런싱 조절에 따른 방열과, 단자들의 방열을 배터리 팩 케이스로 신속하게 전달하여 발열 효과를 향상시킬 수 있으며, 외부로부터 발생되는 진동 및 충격을 완화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성을 도시한 사시도;
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 배터리 팩의 내부 구성을 나타내는 사시도들;
도 4는 도 1에 도시된 측벽 케이스들이 결합된 하나의 결합부를 도시한 평면도; 그리고
도 5는 도 3에 도시된 배터리 셀의 단자들과 상부 케이스의 결합 상태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(100)은 예를 들어, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 골프용 카트, 전동 자전거 및 전동 스쿠터 등에 이용되는 대용량의 배터리 팩으로, 내부에 복수 개의 배터리 셀(도 2의 160)들을 수용하는 배터리 팩 케이스(110)를 포함한다. 배터리 팩 케이스(110)는 방열, 방충 및 방수를 위한 구성을 갖는다.

즉, 배터리 팩 케이스(110)는 대체로 직육면체 형상으로 제공되며, 상부 케이스(112)와, 하부 케이스(114) 및, 복수 개의 측벽 케이스(120 ~ 126)들을 포함한다. 상부 및 하부 게이스(112, 114)와 측벽 케이스(120 ~ 126)들 각각은 일정 두께를 갖는 플레이트 형상으로 제공된다.

상부 케이스(112)는 상호 결합된 측벽 케이스(120 ~ 126)들의 상부면에 결합되고, 하부 케이스(114)는 상호 결합된 측벽 케이스(120 ~ 126)들의 하부면에 결합된다. 예를 들어, 상부 및 하부 케이스(112, 114) 각각은 상호 결합된 측벽 케이스(120 ~ 126)들의 상부면 또는 하부면과 동일하거나 대체로 유사한 크기의 플레이트 형상으로 제공된다.

그리고 측벽 케이스(120 ~ 126)들 각각은 일정 두께를 갖는 직사각형의 플레이트 형상으로 제공되며, 인접하는 측벽 케이스들 간에 결합력을 향상시키고, 두께를 최소화하기 위하여, 좌우 양단이 일정 각도로 경사지게 연장되는 결합부(130 ~ 136)를 구비한다.

또 측벽 케이스(120 ~ 126)들 각각에는 배터리 팩(100)의 방열을 위하여, 외측으로 돌출되는 복수 개의 방열핀(140)들을 구비한다. 방열핀(140)들은 측벽 케이스(120 ~ 126)의 외측 표면에서 상하 방향으로 연장되어 돌출된다. 방열핀(140)들은 방열 효과를 향상시키기 위하여, 측벽 케이스(120 ~ 126)의 외측 표면에 복수 개가 일정 간격을 유지하여 나란히 배치된다. 뿐만 아니라, 이러한 방열핀(140)들은 측벽 케이스의 최소화된 두께에 따른 측벽 케이스(120 ~ 126)가 휘어지는 현상을 방지할 수도 있다.

구체적으로 측벽 케이스(120 ~ 126)들은 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)를 포함한다. 제 1 측벽 케이스(120)와 제 3 측벽 케이스(124)는 상호 평행하게 배치되고, 제 2 측벽 케이스(122)와 제 4 측벽 케이스(126)는 상호 평행하게 배치된다. 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)들 각각의 양단에는 결합부(130 ~ 136)가 형성된다.

결합부(130 ~ 136)는 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)들 각각의 양단이 해당 측벽 케이스에 대해 외측 방향으로 일정 각도 경사지게 형성된다. 결합부(130 ~ 136)는 해당 측벽 케이스와 동일한 두께를 가지며, 일정 길이를 갖도록 연장된다.

결합부(130 ~ 136)는 제 1 및 제 2 측벽 케이스(120, 122)가 결합되는 제 1 결합부(130)와, 제 2 및 제 3 측벽 케이스(122, 124)가 결합되는 제 2 결합부(132)와, 제 3 및 제 4 측벽 케이스(124, 126)가 결합되는 제 3 결합부(134) 및, 제 4 및 제 1 측벽 케이스(126, 120)가 결합되는 제 4 결합부(136)를 포함한다.

제 1 내지 제 4 결합부(130 ~ 136)는 인접하는 측벽 케이스들이 결합되는 내측면이 해당 측벽 케이스의 내측면에 대해 일정 각도를 갖도록 결합면을 형성한다. 예컨대, 결합면은 도 4에 도시된 바와 같이, 인접하는 두 개의 측벽 케이스(120, 126)들 각각이 직교하게 연장되는 선상의 모서리 부분을 원점으로 하는 X-Y 좌표축 상에서 X, Y 축으로부터 45 도 각도로 경사지게 형성된다. 물론 결합면은 측벽 케이스의 두께, 넓이 등에 따라 다양한 각도 예를 들어, 30 ~ 60 도 정도의 범위 내에서 경사지게 제공될 수도 있다. 이러한 제 1 내지 제 4 결합부(130 ~ 136) 각각은 인접하는 측벽 케이스(120, 126)들을 복수 개의 체결 나사(130c)를 이용하여 결합된다. 따라서 제 1 내지 제 4 결합부(130 ~ 136)들 각각은 인접하는 측벽 케이스(120, 126)들을 X-Y 축 방향으로 압박하여 결합된다.

제 1 측벽 케이스(120)는 예컨대, 배터리 팩(100)의 전면에 배치되며, 배터리 팩(100)의 내부로 배터리 셀(160)들을 충전하는 전원을 공급하기 위한 전원 입력단(102)과, 배터리 팩(100)의 회로 기판(도 2의 180)으로 배터리 충전, 배터리 밸런싱 등에 따른 각종 제어 신호를 전송하기 위한 신호 입력단(104)이 설치된다. 제 1 측벽 케이스(120)의 양측에는 제 1 및 제 2 결합부(130, 132)가 제공된다. 즉, 제 1 측벽 케이스(120)는 일단이 제 1 결합부(130)에 의해 제 4 측벽 케이스(126)와 결합되고, 타단이 제 2 결합부(132)에 의해 제 2 측벽 케이스(122)와 결합된다.

제 2 측벽 케이스(122)는 제 1 및 제 3 측벽 케이스(120, 124)와 결합된다. 이를 위해 제 2 측벽 케이스(122)의 양측에는 제 2 및 제 3 결합부(132, 134)가 각각 제공된다. 제 3 측벽 케이스(124)는 양단에 제 3 및 제 4 결합부(134, 136)가 제공되고, 이를 통해 제 2 및 제 4 측벽 케이스(122, 126)와 각각 결합된다. 그리고 제 4 측벽 케이스(126)는 양단에 제 4 및 제 1 결합부(136, 130)가 제공되어 제 3 및 제 1 측벽 케이스(124, 120)와 결합된다.

또 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)들 각각에는 상부 케이스(112) 및 하부 케이스(114)를 결합하기 위한 복수 개의 체결부(150)가 구비된다. 체결부(150)는 측벽 케이스의 표면으로부터 외측으로 돌출된다. 체결부(150)는 측벽 케이스의 외측 표면에서 상하 방향으로 연장되어 돌출된다. 체결부(150)는 내부에 상하 방향으로 관통되는 나사홀이 형성되고, 이 나사홀을 통해 상부 케이스(112) 및 하부 케이스(114)와 나사 결합된다.

이러한 본 발명의 배터리 팩(100)은 경사지게 연장되는 복수 개의 결합부(130 ~ 136)를 이용하여 인접하는 측벽 케이스들과 상호 결합되는 배터리 팩 케이스(110)를 구비함으로써, 측벽 케이스(120 ~ 126)들을 X-Y 축 방향으로 압박하여 결합할 수 있으며, 이로 인해 측벽 케이스(120 ~ 126)들의 두께를 최소화할 수 있다. 또한 측벽 케이스(120 ~ 126)들의 표면에 복수 개의 방열핀(140)들을 제공하여, 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 배터리 팩의 내부 구성의 일부를 도시한 사시도들이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 팩(100)은 배터리 팩 케이스(110)의 내부 일측에 회로 기판(180)이 설치되고, 내부 타측에 복수 개의 배터리 셀(160)들이 나란하게 적층된다. 회로 기판(180)과 배터리 셀(160)들 사이에는 분리판(170)이 설치된다.

배터리 셀(160)들은 상부에 단자(162, 164)들이 노출되고, 이들을 통해 전기적으로 상호 직렬 또는 병렬 연결된다. 예컨대, 단자(162, 164)들은 하나의 배터리 셀에 대해 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들을 포함한다. 제 1 단자(162)는 배터리 셀(160)의 내부를 통해 제 2 단자(164)와 전기적으로 연결되고, 제 2 단자(164)는 인접하는 배터리 셀들과 상호 직렬 또는 병렬로 연결된다.

분리판(170)은 배터리 팩 케이스(110)의 내부 공간을 배터리 셀(160)들을 수용하는 공간과 회로 기판(180)을 설치하는 공간으로 분리한다. 즉, 분리판(170)은 배터리 팩 케이스 내부에 적층된 배터리 셀(160)들을 고정시킨다. 또 분리판(170)은 회로 기판(180)의 저면과 일정 간격 이격되어 회로 기판(180)을 지지한다.

회로 기판(180)은 예컨대, 배터리 충전 회로, 밸런싱 조절 회로 및 이들을 제어하는 제어 회로 등이 구비되고, 전원 입력단(102) 및 신호 입력단(104)과 전기적으로 연결된다. 회로 기판(180)은 전원을 공급받아서 배터리 셀(160)들을 충전시키고, 밸런싱 전류를 감지하여 밸런싱 조절 회로를 통해 해당 배터리 셀(160)을 방전시킨다.

이러한 배터리 팩(100)은 제 1 측벽 케이스(120)와 회로 기판(180) 사이에 제 1 열전 시트(182)가 구비된다. 제 1 열전 시트(182)는 회로 기판(180) 예를 들어, 밸런싱 조절 회로의 저항으로부터 발생되는 열을 제 1 측벽 케이스(120)로 신속히 전달하여 방열시킨다. 제 1 열전 시트(182)는 회로 기판(180)의 밸런싱 조절 회로의 상부와 일정 간격 이격되어 제 1 측벽 케이스(120)의 내측에 장착된다.

또 배터리 팩(100)은 상호 결합된 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)의 상부면 및 하부면 각각에 설치되는 제 1 및 제 2 가스켓(194, 196)을 포함한다. 제 1 가스켓(194)은 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)의 상부면과 상부 케이스(112) 사이에 구비되고, 제 2 가스켓(196)은 제 1 내지 제 4 측벽 케이스(120 ~ 126)의 하부면과 하부 케이스(114) 사이에 구비되어, 내부 공간을 밀폐시킨다.

또 배터리 팩(100)은 배터리 셀(160)들 상단에 구비되어, 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들을 고정시키는 단자 고정부재(172)가 더 구비된다. 단자 고정부재(172)는 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들에 대향하여 상측으로 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들 각각이 일부 노출되고, 노출된 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들이 외부 충격이나 진동에 의해 손상되는 것을 방지하도록 제공된다. 단자 고정부재(172)로부터 노출된 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들의 상부에는 제 2 및 제 3 열전 시트(166, 168)가 양방향으로 부착된다. 즉, 제 2 열전 시트(166)는 제 1 단자(162)들의 상부와 나란하게 부착되며, 제 3 열전 시트(168)는 제 2 단자(164)들의 상부와 나란하게 부착된다. 따라서 제 2 및 제 3 열전 시트(166, 168)들 각각은 배터리 셀(160)들의 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들과 상부 케이스 사이에 설치되어, 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들을 Z 축 방향으로 압박한다.

계속해서 도 4 및 도 5를 이용하여 배터리 팩의 결합부와 배터리 셀의 단자들과 상부 케이스의 결합 상태를 상세히 설명한다. 여기서는 하나의 결합부 예를 들어, 도 4에 도시된 제 1 결합부를 이용하여 설명한다.

즉, 도 4를 참조하면, 제 1 결합부(130)는 제 1 측벽 케이스(120)와 제 4 측벽 케이스(126)의 일부가 결합되는 것으로, 제 1 측벽 케이스(120)의 일단이 경사지게 연장되는 부분(130b)과 제 4 측벽 케이스(126)의 일단이 경사지게 연장되는 부분(130a)이 볼트, 너트 등을 포함하는 체결 나사(130c)를 이용하여 상호 결합된다. 두 부분(130a, 130b)이 결합되는 결합면은 제 1 및 제 4 측벽 케이스(120, 126)의 내측면이 상호 수직하게 연장되는 선상에서 하나의 모서리를 원점으로 하는 X-Y 좌표계에 대하여 45 도 경사진 각도를 갖는다.

또 제 1 및 제 4 측벽 케이스(120, 126)가 결합되는 결합면에는 밀폐부재(190)가 설치된다. 밀폐부재(190)는 예를 들어, 오링(o-ring)으로 구비되며, X-Y 좌표계로부터 상하로 직교하는 Z 축 방향으로 삽입된다. 이를 위해 결합면의 어느 하나에는 밀폐부재(190)가 삽입되는 삽입홈(192)이 형성된다. 물론 삽입홈(192)은 결합면의 양측에 형성될 수도 있다.

따라서 본 발명의 배터리 팩(100)은 결합부(130 ~ 136)를 이용하여 인접하는 측벽 케이스(120 ~ 126)들을 X-Y 축 방향으로 압박하여 결합하고, 밀폐부재(190)와 제 1 및 제 2 가스켓(194, 196)을 이용하여 내부 공간을 밀폐시킴으로써, 방수가 가능하다.

그리고 도 5는 도 3에 도시된 배터리 셀 단자와 상부 케이스의 결합 상태를 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 배터리 팩(100)은 배터리 셀(160)들의 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들과 상부 케이스(112) 사이에 설치되어 제 2 및 제 3 열전 시트(166, 168)를 구비한다. 제 2 및 제 3 열전 시트(166, 168) 각각은 제 1 또는 제 2 단자(162, 164)들을 Z 축 방향 즉, 상하 방향으로 압박한다.

제 2 및 제 3 열전 시트(166, 168)는 배터리 셀(160)들의 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들 상단에 양방향으로 설치되므로, 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들로부터 발생되는 열을 상부 케이스(112)로 전달하여 외부로 방출한다. 또 제 2 및 제 3 열전 시트(166, 168)는 상부 케이스(112)와 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들 사이에 배치되어 제 1 및 제 2 단자(162, 164)들에서 발생되는 접촉 저항 성분을 감소시킬 수 있으며, 외부로부터 배터리 셀(160)들로 가해지는 진동 및 충격을 완화시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

100 : 배터리 팩 102 : 전원 입력단
104 : 신호 입력단 110 : 배터리 팩 케이스
112 : 상부 케이스 114 : 하부 케이스
120 ~ 126 : 측벽 케이스 130 ~ 136 : 결합부
140 : 방열핀 150 : 체결부
160 : 배터리 셀 162, 164 : 단자
166, 168, 182 : 열전 시트 170 : 분리판
172 : 단자 고정부재 180 : 회로 기판
190 : 오링 192 : 삽입홈
194, 196 : 가스켓

Claims

배터리 팩 케이스에 있어서:
내부에 복수 개의 배터리 셀들을 수용하는 직육면체 형상으로 형성되도록 상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 제 1 내지 제 4 측벽 케이스들과;
상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 상부면 및 하부면 각각에 결합되는 상부 및 하부 케이스 및;
상기 측벽 케이스들 각각의 양단이 일정 각도로 경사지게 연장되어, 인접하는 상기 측벽 케이스들 간의 결합면을 형성하고, 상기 결합면이 상기 측벽 케이스들이 교차되게 연장되는 외측 방향으로 경사지게 형성되어 X-Y 축 방향으로 상호 압박하여 결합되는 제 1 내지 제 4 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 케이스.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 4 측벽 케이스들 각각은;
외측으로 수직하게 돌출되는 복수 개의 방열핀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 케이스.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 4 결합부들 각각은;
상기 결합면의 상하 길이 방향으로 삽입되어, 상기 결합면을 밀폐시키는 오링이 삽입되는 삽입홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 케이스.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 배터리 팩 케이스는;
결합된 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스의 상기 상부면과 상기 상부 케이스 사이를 밀폐되도록 삽입 설치되는 제 1 가스켓과;
결합된 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스의 상기 하부면과 상기 하부 케이스 사이를 밀폐되도록 삽입 설치되는 제 2 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 케이스.
배터리 팩에 있어서:
복수 개의 배터리 셀들과;
내부에 상기 배터리 셀들을 수용하고, 복수 개의 측벽 케이스들을 구비하는 배터리 팩 케이스와;
상기 측벽 케이스의 양단이 경사지게 연장되어 형성되고, 상기 측벽 케이스들 중 상호 인접하는 측벽 케이스들의 상기 연장된 양단이 상호 결합되어 X-Y 축 방향으로 압박하는 복수 개의 결합부와;
상기 배터리 팩 케이스의 일측에 구비되어 상기 배터리 셀들을 충전시키는 전원을 공급하는 전원 입력단과;
상기 배터리 팩 케이스의 내부에 설치되고, 상기 전원 입력단으로부터 전원을 공급받아서 상기 배터리 셀들을 충전하거나 밸런싱 조절 및 제어하는 회로 기판 및;
상기 배터리 팩 케이스의 일측에 구비되어 상기 회로 기판으로 상기 배터리 셀들을 충전 및 방전시키기 위한 신호들을 입력하는 신호 입력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 5 항에 있어서,
상기 배터리 팩 케이스는;
내부 공간에 상기 배터리 셀들을 수용하는 직육면체 형상으로 형성되도록 상기 측벽 케이스들을 형성하는 제 1 내지 제 4 측벽 케이스들 및;
상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 상부면 및 하부면 각각에 결합되는 상부 및 하부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 6 항에 있어서,
상기 배터리 팩은;
상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 상부면과 상기 상부 케이스 사이와, 상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들이 결합된 하부면과 상기 하부 케이스 사이의 각각에 구비되어 상기 배터리 팩 케이스의 내부 공간을 밀폐시키는 제 1 및 제 2 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 결합부는;
상기 제 1 내지 상기 제 4 측벽 케이스들 중 상호 인접하는 하나의 일단이 경사지게 연장되는 부분과, 상기 하나와 인접하는 다른 하나의 일단이 경사지게 연장되는 부분이 결합되어 결합면을 형성하고, 상기 결합면은 상기 하나 및 상기 다른 하나의 측벽 케이스들에 의해 형성되는 X-Y 좌표계에 대하여 외측으로 45 도 경사진 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 8 항에 있어서,
상기 결합부는 상기 결합면의 어느 하나에 X-Y 좌표계와 직교하는 Z 축 방향으로 삽입되는 오링을 설치하는 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 9 항에 있어서,
상기 배터리 팩은;
상기 배터리 팩 케이스 내부에 설치되어 상기 배터리 팩 케이스의 내부 공간을 상기 회로 기판과 상기 배터리 셀들을 각각 설치하는 공간으로 분리하는 분리판과;
상기 회로 기판에 대향하는 상기 제 1 측벽 케이스 일측에 설치되어 상기 회로 기판으로부터 발생되는 열을 상기 제 1 측벽 케이스로 전달하는 제 1 열전 시트와;
상기 배터리 셀들의 상부에 형성되는 복수 개의 제 1 및 제 2 단자들과 상기 상부 케이스 사이에 설치되어, 상기 제 1 및 상기 제 2 단자들로부터 발생되는 열을 상기 상부 케이스로 전달하고, 상기 상부 케이스 외측으로부터 가해지는 진동 및 충격을 완충시키는 제 2 및 제 3 열전 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.