KR101441900B1 - 배터리 팩 구조 - Google Patents

배터리 팩 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR101441900B1
KR101441900B1 KR1020130111489A KR20130111489A KR101441900B1 KR 101441900 B1 KR101441900 B1 KR 101441900B1 KR 1020130111489 A KR1020130111489 A KR 1020130111489A KR 20130111489 A KR20130111489 A KR 20130111489A KR 101441900 B1 KR101441900 B1 KR 101441900B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
outer frame
battery
battery cell
battery pack
present
Prior art date
Application number
KR1020130111489A
Other languages
English (en)
Inventor
양기일
Original Assignee
(주)엠피에스코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엠피에스코리아 filed Critical (주)엠피에스코리아
Priority to KR1020130111489A priority Critical patent/KR101441900B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101441900B1 publication Critical patent/KR101441900B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리팩의 구조에 관한 것으로, 2개 또는 3개의 배터리 셀이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈이 형성된 제 1 외부프레임과 제 1 외부 프레임과 동일한 삽입홈이 형성되어 배터리 셀이 각각 삽입되어 체결되는 제 2 외부 프레임; 상기 제 1, 2 외부 프레임의 양쪽 끝단에 각각 위치하여 외부 프레임과 결속되는 한 쌍의 외부 프레임 커버; 상기 외부 프레임 커버의 하부에 위치하여 상기 외부 프레임 커버와 각각 접촉한 한 쌍의 스프링을 통해 배터리 셀의 전원을 공급받기 위해 스프링과 결속되는 단자 볼트 홈이 구비된 한 쌍의 전원단자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 2P와 3P로 구성하여 사용자가 원하는 부하 용량을 계산하여 다수개의 단위 모듈을 직 .병렬 연결함으로써 여러 가지 용도로 사용할 수 있다.
상기 단위 모듈은, 양극단자판 상호간의 유동을 방지할 수 있는 결합구조를 형성하여, 기구적 견고성을 보다 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 팩 구조{A battery pack}
본 발명은 배터리 팩 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 일반적으로 구입하기가 용이한 원통형 소용량 리튬이온 배터리 셀을 직렬과 병렬로 연결하여 전동운반기구 및 전기자동차, 전동카트 등 대용량의 에너지 저장장치로 사용이 가능한 배터리 팩 구조에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 리튬이온 배터리셀의 직.병렬 연결을 간편하게 할 수 있도록 하여 배터리의 성능향상 및 배터리 셀을 용이하게 교체할 수 있도록 배터리 팩의 구조에 관한 것이다.
현재 많은 곳에서 배터리를 이용한 기기가 사용되어지고 있다. 스마트폰, 노트북 등 휴대용 전자기기부터 배터리를 이용한 충전 가능한 전기차 등 배터리를 이용한 물품들이 사용되어지고 있는 상황에서 배터리의 성능이 전체 기기의 성능을 가늠할 수 있는 척도가 되고 있다. 대용량의 배터리를 사용하기 위해서 배터리 셀을 여러개의 직병렬 연결을 통한 배터리 팩 형태의 이차전지로 사용하고 있다. 배터리 팩 형태를 구성하는 방법에는 배터리 셀의 양극과 음극 단자에 니켈 극판을 대어서 점(spot) 용접을 하는 경우와 배터리 셀들을 고정 할 수 있는 구조물과 배터리 셀 간의 양극 단자들을 니켈 극판 등을 연결 및 고정 시켜서 배터리 셀을 포함한 배터리 팩을 제작하는 경우가 있다.
종래의 방법으로는 첨부된 1에 도시된 바와 같이 배터리의 양극과 음극을 직렬과 병렬로 연결할 때 별도의 극판과 배터리 전극 사이를 순간적으로 전압을 가하는 점(Spot) 용접을 통하여 연결하는 형태로 다수의 셀을 직렬과 병렬로 연결하였다. 이때 반복적인 충방전을 통해 배터리 팩을 사용할 때 배터리 셀 중 몇 개의 배터리 셀이 조기 노화, 단자 저항증가, 셀의 열손실 및 내부 저항 증가 등의 문제가 발생하여 전체 배터리 팩의 성능이 저하된다. 문제가 발생한 몇 개의 배터리 셀을 교체하려 할 때 점(SPOT) 용접된 별도의 극판과 배터리의 전극을 분리하기가 매우 어려워 사실상 배터리 셀의 부분 교체나 수리가 불가능하였다. 이로 인해 다수의 셀이 결합된 전체 배터리 팩의 수명이 이를 구성하고 있는 몇 개의 배터리 셀의 노화 및 단자저항 증가 등으로 인한 수명 저하가 발생할 경우 배터리 팩을 구성하고 있는 나머지 정상적인 배터리 셀들을 그 수명을 다할 때까지 사용하지 못하는 경우가 다수 발생하였다.
예를 들어 3.7V 2600mAH의 특성을 가진 리튬이온배터리 셀을 24V 26AH의 특성을 가지는 6S 10P의 배터리팩으로 구성하고자 한다면 도 1과 같이 10개의 리튬이온 배터리셀을 일렬로 나열하여 +극은 +극끼리 별도의 극판에 점(spot) 용접하고 -극은 다른 10개의 +극으로 점(spot) 용접하는 방법이 사용되었다. 하지만 하나의 셀이 조기 노화, 단자 저항증가, 셀의 열손실 및 내부 저항 증가 등의 문제가 발생하여 성능이 떨어지게 되면 전체 배터리 팩의 성능도 저하되게 된다. 이를 시정하기 위해서는 성능이 떨어진 단위 배터리 셀을 검출 및 교체를 해야 한다. 하지만 이를 별도로 분리하여 검사하기 위해서는 인위적으로 극판과 배터리 셀의 전극을 떼어내야 한다. 이 작업은 극판과 배터리 셀 사이에 단락에 의한 아크 발생 으로 인한 감전 사고, 화재 위험 등의 안전사고가 발생할 수 있다. 또한 별도의 극판과 분리된 배터리 셀의 양극과 음극이 손상되어 재사용이 사실상 불가능한 상태가 된다.
결과적으로 불량 배터리 셀을 교체하지 못함으로써 전체 배터리 팩의 성능이 저하되어 사용하지 못하는 경우가 다수 발생하고 있다.
1. 셀 홀더(Cell Holder) (특허출원번호 제10-2012-0011174호) 2. 2차 전지용 배터리팩(A BATTERY PACK FOR SECONDARY BATTERY) (특허출원번호 제10-2007-0002135호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수 개의 원통형 배터리 셀을 직렬과 병렬로 적층하기 용이한 구조로서, 조립과 분해가 용이하고, 진동 시에도 단자의 접촉 상태가 안정적으로 유지되는 배터리 팩을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 배터리 셀을 포함한 단위 모듈로서 볼트 결속을 통해 조립이 가능하고 볼트 결속을 하여 배터리간의 용접을 하지 않음으로써 낱개의 배터리 셀 이상 발생시 낱개 배터리 셀의 교체가 용이한 배터리 팩 구조를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 실시예에 따른 배터리 팩 구조는, 2개 또는 3개의 배터리 셀이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈이 형성된 제 1 외부프레임과 제 1 외부 프레임과 동일한 삽입홈이 형성되어 배터리 셀이 각각 삽입되어 체결되는 제 2 외부 프레임; 상기 제 1, 2 외부 프레임의 양쪽 끝단에 각각 위치하여 외부 프레임과 결속되는 한 쌍의 외부 프레임 커버; 상기 외부 프레임 커버의 하부에 위치하여 상기 외부 프레임 커버와 각각 접촉한 한 쌍의 스프링을 통해 배터리 셀의 전원을 공급받기 위해 스프링과 결속되는 단자 볼트 홈이 구비된 한 쌍의 전원단자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 1, 2 외부 프레임은 제 1 외부프레임과 제 2 외부프레임(140)이 체결되기 위해 각 외부프레임의 일측은 가이드바가 부설되고 타 측은 가이드 홈이 형성되어 각각 체결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 외부 프레임 커버는 상기 전원단자의 단자홈과 결속되어 배터리 셀에서 인가되는 전원을 수신하여 외부 장치에 전원을 공급하는 단자홈이 부설되고, 배터리 셀에서 전송되는 전원을 통해 발생하는 열을 외부로 방출시키는 다수개의 방열홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 외부 프레임의 배면에는 제 1 외부 프레임 및 제 2 외부프레임의 체결에 따라 상기 배터리 셀에 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 프레임 체결부 중심에 방열홈이 구비되고,
상기 외부 프레임의 양측 끝단의 배면에는 제 1 외부 프레임 및 제 2 외부프레임의 체결에 따라 배터리 셀의 극성 확인 및 상기 배터리 셀에 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 단자 발열홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 제 1 외부 프레임 및 상기 제 2 외부프레임의 체결에 따라 상기 외부 프레임의 배면 중심에는 다른 외부 프레임을 적층이 가능하도록 외부 프레임 연결홈이 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 외부 프레임을 적층이 가능하도록 외부 프레임 연결홈 사이에 결합키를 삽입하여 다수의 외부 프레임을 적층하여 기구의 견고성을 제공하고, 외부 프레임 커버의 단자홈을 통해 다수의 외부 프레임과 직.병렬 연결을 통해 높은 전압과 용량을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 구조는, 볼트 결속이 가능하도록 제작되어 있어 배터리 셀을 포함한 단위 모듈 조립이 용이하고, 볼트 결속을 하여 배터리간의 용접을 하지 않음으로써 낱개의 배터리 셀 이상 발생시 낱개 배터리 셀의 교체로 인한 전체 배터리의 성능 향상 및 관리에 효율성을 제공한다.
본 발명의 배터리 팩 구조는 다수 개의 원통형 배터리 셀을 직렬과 병렬로 적층하기 용이한 구조를 제공하며, 조립과 분해가 용이하고, 진동 시에도 단자의 접촉 상태가 안정적으로 유지될 수 있고, 배터리 제품 사용 중에 극판과 단위 배터리셀 자체에서 발생하는 열이 외부 프레임 사이에 공간을 통하여 방열이 용이하여 배터리로 인한 화재를 예방할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 배터리 팩 구조는 제 1 외부 프레임과 제 2 외부 프레임의 + -극성 부분에는 배터리 연결 시 극성이 확인 가능하도록 홈을 파 배터리 셀의 양극과 음극 단자 간 확인을 할 수 있어 배터리 간의 단락 연결을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만아니라, 본 발명의 배터리 팩 구조는 음극단자 및 양극단자를 포함한 배터리 셀을 중심으로 제 1 외부프레임 및 제 2 외부 프레임을 제작하여 결합할 수 있고 제 1 외부 프레임 및 제2 외부 프레임에는 양극 및 음극을 연결할 수 있는 단자와 스프링을 결합하여 각 외부프레임를 각각 제 1 외부프레임 및 제2 외부 프레임에 결합함으로써 하나의 단위 모듈로 구성할 수 있다.
도 1은 종래의 리튬이온 배터리팩의 구조의 사시도.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 구조 중 2개의 배터리셀의 구조를 도시한 분해도.
도 3은 도 1에 따른 배터리 팩 구조의 사시도.
도 4는 본 발명의 배터리 팩 구조 중 전원단자를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 배터리 팩 구조 중 외부 프레임커버를 도시한 사시도.
도 6은 도 2에 따른 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 구조의 정면도
도 7은 본 발명에 따른 외부 프레임간 결합에 이용한 결합키의 사시도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 구조 중 3개의 배터리셀의 구조를 도시한 분해도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 포함하는 외부 프레임 사시도
도 10은 도 8에 따른 배터리 팩 구조의 사시도.
도 11은 도 8에 따른 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 구조의 정면도
도 12는 본 발명의 2P와 3P 배터리 팩을 이용하여 결합한 7S 8P 리튬이온 배터리 팩의 사시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 구조 중 2개의 배터리셀의 구조를 도시한 분해도이고, 도 3은 도 2에 따른 배터리 팩 구조의 사시도를 나타내며, 도 4는 본 발명의 배터리 팩 구조 중 전원단자를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 배터리 팩 구조 중 외부 프레임커버를 도시한 사시도를 나타내며, 도 6은 도 2에 따른 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 구조의 정면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 외부 프레임간 결합에 이용한 결합키의 사시도를 도시한 것이다.
첨부된 도 2를 참조하여 2개의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩 구조의 세부동작을 살펴보면, 본 발명의 배터리 패 구조는 크게 외부 프레임(120, 140), 외부 프레임 커버(100, 160), 스프링(112, 152) 및 전원단자(110, 150)로 구성되는데, 상기 외부 프레임은 서로 체결구조를 갖는 제 1 외부프레임(120) 및 제 2 외부프레임(140)로 구성된다. 제 1 외부 프레임(120)은 2개의 배터리 셀(130)이 삽입홈 내에 나란하게 각각 삽입되도록 구성되고, 제 2 외부 프레임(140)은 제 1 외부 프레임(120)과 동일한 삽입홈이 형성되어 배터리 셀(130)이 각각 삽입되어 제 1 외부 프레임(120)과 체결된다.
상기 외부 프레임 커버(100, 160)는 제 1 외부 프레임(120)의 끝단에 위치하여 제 1 외부프레임(120)과 결속되는 제 1 외부 프레임 커버(100), 제 2 외부 프레임(160)의 끝단에 위치하여 제 2 외부 프레임(160)과 결속되는 제 2 외부 프레임 커버(160)로 형성된다.
상기 전원단자(110, 150)는 상기 제 1 외부프레임(100), 제 2 외부 프레임(160)의 하부에 위치하여 상기 외부 프레임 커버(100, 160)와 각각 접촉한 한 쌍의 스프링(112, 152)을 통해 배터리 셀(130)의 전원을 공급받기 위해 스프링(112, 152)과 결속되는 단자 볼트 홈(111, 151)이 구비되어 있다.
한편, 상기 배터리 셀(130)은 원통형 배터리 전지로써 충방전이 가능한 전지이다. 본 실시 예에서는 배터리 셀(130)은 원통형 형태의 양극단자(131)와 음극단자(132)를 갖는 원통형 리튬이온 배터리로 설명하지만, 배터리의 형상에 따라 상기의 제 1, 2 외부프레임(120, 140) 및 제 1, 2 외부 프레임커버(100, 150)의 구조를 가변적으로 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 외부 프레임(120)은 제 2 외부프레임(140)과 체결되기 위해 제 2 외부프레임(140)과 접촉되는 면 일측에 가이드바(124)가 부설되고 타 측은 가이드 홈(125)이 형성되어 동일한 구조를 갖는 제 2 외부프레임(140)의 가이드 홈(145)과 가이드바(144)가 결합하여 체결된다.
한편, 상기 제 1, 2 외부프레임(120, 140)의 몸체 일측에는 상기 외부 프레임 커버(100, 160)과 볼트로 결합될 수 있도록 외부프레임 볼트홈(121, 141)이 부설되는데, 이는 상기 제 1 외부 프레임 커버(100)의 일측에 구성된 외부 프레임 볼트홈(103)를 통해 상기 제 1 외부 프레임(120)의 볼트홈(121)을 통해 제 2 외부 프레임(140)의 볼트홈(141)과 관통되어 제 2 외부 프레임 커버(150) 볼트홈(153)과 너트로 각각 결합구조를 갖는다.
본 발명의 배터리 팩 구조는 많은 직렬과 병렬 경우의 수에 적용이 가능하도록 2개의 배터리 셀이 하나의 플라스틱 구조물 즉 프레임 안에서 (+)단자끼리, (-)단자끼리 연결되어 구성되는데, 상기 외부 프레임(120, 140) 내에 삽입되어 위치한 2 개의 배터리 셀(130)은 외부 프레임(120, 140)이 스프링(112, 152)과 접촉되고 첨부된 도 4와 같이 전원단자(110, 150)을 통해 외부 프레임 커버(100, 160)과 체결되는데, 상기 전원단자(110, 150)는 단자 볼트홈(111, 151)을 통해 스프링(112, 152)이 결속구조를 갖는다.
즉, 상기 제 1 외부 프레임(100)과 제 2 외부 프레임(160)가 결합 후에 배터리 간의 양극단자끼리 또는 음극단자끼리 연결을 위하여 스프링(112)과 전원단자(110, 150)를 이용하여 각 + - 단자에 후 제 1 외부 프레임(100)와 제 2 외부 프레임(160)를 양 옆으로 결합 후 제 1 외부프레임(100)과 제 2 외부프레임(160)에 있는 볼트 홈(103, 163)에 볼트를 결합하게 되면 다수개의 배터리 셀을 포함한 단위 모듈이 된다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 팩 구조의 제 1, 2 외부 프레임 커버(100, 160)는 다수개의 방열홈(100, 161)이 각각 형성되는데, 이는 상기 전원단자(110, 150)의 단자홈(111, 151)과 결속되어 배터리 셀(130)에서 발생되는 전원을 통해 발생하는 열을 외부로 방출시키도록 구성되고, 제 1, 2 외부 프레임 커버(100, 160)는 배터리 셀(130)에서 인가되는 전원이 전원단자(110, 150)을 수신하여 외부 장치에 전원을 공급하는 단자홈(102, 162)이 부설된다.
또한, 본 발명의 배터리 팩 구조는 첨부된 도 6에 도시된 바와 같이 상기 외부 프레임(120, 140)의 배면에는 제 1 외부 프레임(120) 및 제 2 외부프레임(140)의 체결에 따라 상기 배터리 셀(130)에 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 프레임 체결부 중심에 방열홈(202)이 구비되고, 상기 외부 프레임(120, 140)의 양측 끝단의 배면에는 제 1 외부 프레임(120) 및 제 2 외부프레임(140)의 체결에 따라 배터리 셀(130)의 극성 확인 및 상기 배터리 셀(130)에 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 단자 방열홈(201, 204)이 구비된다.
즉, 상기 제 1 외부프레임(120) 및 제 2 외부프레임(120)는 서로 대칭 구조를 가지고 있으며, 다수의 볼트 연결홈(121, 141)과 가이드(124, 144) 및 가이드 홈(125, 145)를 가지고 있으며 배터리 셀(130)이 들어가는 내부의 공간에 방열을 위한 방열 홈(202)이 한 배터리 셀이 들어가는 공간에 4개의 방열 홈이 있다.
배터리 팩 결합시 상기 제 1 외부프레임 볼트 홈(103), 제1 외부프레임 볼트홈(121), 제 2 외부프레임 볼트홈(141), 제 2 외부프레임(140)으로 이어지는 볼트 홈 네군데에 볼트를 결합하면 상부 볼트 결합 부분(205a)부터 하부 볼트결합(205b) 같은 두 개의 배터리 셀을 포함하여 배터리 팩 결합이 하나의 모듈로 완전한 구조를 이룰 수 있다.
부가적으로 상기 제 1 외부 프레임(120) 및 상기 제 2 외부프레임(140)의 체결에 따라 상기 외부 프레임(120, 140)의 배면 중심에는 다른 외부 프레임(120, 140)을 적층이 가능하도록 외부 프레임 연결홈(103)이 부설되고, 이는 첨부된 도 7에 도시된 바와 같이 외부 프레임(120, 140)을 적층이 가능하도록 외부 프레임 연결홈(103) 사이에 결합키(500)를 삽입하여 다수의 외부 프레임(120, 140)을 적층하여 기구의 견고성을 제공한다.
또한, 본 발명의 배터리 팩 구조는 제 1 외부 프레임(100)과 제 2 외부 프레임(160)의 +-극성 부분에는 배터리 연결 시 극성이 확인 가능하도록 홈을 파 배터리 셀의 양극과 음극 단자 간 확인을 할 수 있어 배터리 간의 단락 연결을 방지한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 구조 중 3개의 배터리셀의 구조를 도시한 분해도를 나타내고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 포함하는 외부 프레임 사시도이고, 도 10은 도 8에 따른 배터리 팩 구조의 사시도를 도시한 것으로서, 상기 제 1 외부프레임(320) 및 제 2 외부프레임(340)는 서로 대칭 구조를 가지고 있으며, 다수의 볼트 연결홈과 가이드 및 가이드 홈을 가지고 있으며 배터리 셀이 들어가는 내부의 공간에 방열을 위한 방열 홈이 한 배터리 셀이 들어가는 공간에 6개의 방열홈이 있다.
외부의 연결 홈(123)은 외부프레임와 외부프레임가 결합하여 완전한 단위 모듈의 구조를 가진 다음 다수의 단위 모듈을 연결하여 필요한 전압과 용량을 만들시 단위 모듈 상호간에 고정할 수 있는 결합키(500)가 들어갈 수 있는 홈이 있다.
도 12는 2P 단위 모듈과 3P의 단위 모듈 다수를 엮어서 7S 8P의 결합 구조의 사시도이다. 구조적 결합은 외부프레임와 외부프레임에 있는 외부 홈 사이에 결합 키를 결합하는 것으로 만들어져 있고 전기적 결합은 제 1 외부프레임와 제 2 외부프레임 위에 부스바를 이용하여 연결한다.
제 1 외부 프레임(320) 및 제 2 외부 프레임(340)의 내부 삽입홈에 배터리 셀이 3개로 형성된 것으로 외부 프레임(320, 240)의 삽입홈 내에 3개의 배터리 셀이 (+)단자끼리, 그리고 (-) 단자끼리 연결된 것으로 외부 프레임 커버(300, 360), 전원단자(310, 350)의 세부적인 동작 및 기능은 2개의 배터리 셀을 구비한 동작과 동일하여 세부적인 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 배터리 팩 구조는 상기 두 개의 배터리 셀을 포함할 수 있는 2P 단위 모듈의 구조와 세 개의 배터리 셀을 포함할 수 있는 3P 단위 모듈을 이용하여 직 병렬 구조를 이용하여 높은 전압과 고용량의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
7S 8P의 구조의 배터리 팩을 예를 들면 8개의 배터리 팩이 +극은 +극끼리 -극은 -극끼리 연결되어야 하므로 3개의 배터리 셀이 들어있는 단위 모듈 두 개와 2개의 배터리 셀이 들어있는 단위 모듈 한 개를 상기 외부프레임의 부스바 연결 홈에 볼트로 연결함으로써 병렬 연결이 가능하다.
그리고 상기 외부프레임와 외부프레임의 다수의 단위 모듈을 연결하도록 연결홈을 내었는데 이곳에 연결홈의 형상에 맞게 제작된 결합키(500)를 넣음으로써 기구적 견고성을 가지게 되어 단위 모듈 간의 움직임을 방지할 수 있다. 첨부된 도 12와 같이 8개의 배터리 셀이 병렬로 연결된 배터리 팩 7개를 만들어 직렬로 조합하여 배터리 팩이 만들어진다.
또한, 제1 외부프레임과 제2 외부프레임에는 각 프레임 연결시 볼트 연결 홈 사이에 단락 연결 방지 및 쉽게 끼울수 있도록 볼트 연결 홈을 돌출되도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 외부프레임은 난연 성질을 가진 소재로 구성되는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 제 1 외부프레임
101 : 제 1 외부프레임 방열 홈 102 : 단자 홈
103 : 외부프레임 볼트 홈
110 : 제 1 전원단자 112 : 스프링
120 : 제 1 외부프레임
121 : 제 1 외부프레임 볼트 홈 122 : 방열 홈
124 : 가이드 125 : 가이드 홈
130 : 배터리 셀
131 : 배터리셀 양극단자 132 : 배터리 셀 음극단자
140 : 제2 외부프레임
141 : 제 2 외부프레임 볼트 홈 142 : 방열 홈
144 : 가이드 145 : 가이드 홈
150 : 제 2 전원단자 152 : 스프링
160 : 제 2 외부프레임
161 : 제 2 외부프레임 방열 홈 162 : 단자 홈
163 : 외부프레임 볼트 홈
201 : 양극 단자 방열 홈 202 : 외부 프레임 방열 홈
203 : 연결 홈 204 : 음극 단자 방열 홈
205 : 볼트 205 a : 상부 볼트 결합부
205 b : 하부 볼트 결합부
300 : 제 1 외부프레임 310 : 제 1 단자
320 : 제 1 외부프레임 330 : 배터리 셀
340 : 제 2 외부프레임 350 : 제 2 단자
360 : 제 2 외부프레임
401 : 방열 홈 402 : 외부 프레임 방열 홈
403 : 연결 홈 404 : 음극 단자 방열 홈
405 : 볼트 405 a : 상부 볼트 결합부
405 b : 하부 볼트 결합부 500 : 결합 키

Claims (6)

  1. 2개 또는 3개 각각의 배터리 셀(130)의 절반이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈이 형성되어 삽입된 절반의 배터리 셀(130) 몸체를 감싸는 구조를 갖는 제 1 외부프레임(120)과 제 1 외부 프레임(120)과 동일하게 타 절반의 배터리 셀(130)이 나란하게 각각 삽입되도록 배터리 삽입홈이 형성되어 제 1 외부 프레임(120)과 체결되는 제 2 외부 프레임(140);
    상기 외부 프레임(120, 140)의 양쪽 끝단에 각각 위치하여 외부 프레임과 결속되는 한 쌍의 외부 프레임 커버(100, 160);
    상기 외부 프레임 커버(100, 160)의 하부에 위치하여 상기 외부 프레임 커버(100,160)와 각각 접촉한 한 쌍의 스프링(112, 152)을 통해 배터리 셀(130)의 전원을 공급받기 위해 스프링(112, 152)과 결속되는 단자 볼트 홈(111, 151)이 구비된 한 쌍의 전원단자(110, 150);를 포함하고,
    상기 외부 프레임 커버(100, 160)는 상기 전원단자(110, 150)의 단자 볼트 홈(111, 151)과 결속되어 배터리 셀(130)에서 인가되는 전원을 수신하여 외부 장치에 전원을 공급하는 단자홈(102, 162)이 부설되고, 배터리 셀(130)에서 전송되는 전원을 통해 발생하는 열을 외부로 방출시키는 다수개의 방열홈(101, 161)이 구비되고,
    상기 제 1, 2 외부 프레임(120, 140)은, 제 1 외부프레임(120)과 제 2 외부프레임(140)이 체결되기 위해 각 외부프레임(120, 140)의 일측은 가이드바(124, 144)가 부설되고 타 측은 가이드 홈(125, 145)이 형성되어 각각 체결구조를 가지고,
    상기 외부 프레임(120, 140)의 배면에는 제 1 외부 프레임(120) 및 제 2 외부 프레임(140)의 체결에 따라 배터리 셀(130) 전체가 외부 프레임(120, 140) 내부에서 감싸도록 형성되어 상기 배터리 셀(130)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 프레임 체결부 중심에 방열홈(202)이 구비되고,
    상기 외부 프레임(120, 140)의 양측 끝단의 배면에는 제 1 외부 프레임(120) 및 제 2 외부프레임(140)의 체결에 따라 배터리 셀(130) 전체가 외부 프레임(120, 140) 내부에서 감싸도록 형성되어 배터리 셀(130)의 극성 확인 및 상기 배터리 셀(130)에 발생되는 열을 외부로 방출하기 위해 단자 발열홈(201, 204)이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020130111489A 2013-09-17 2013-09-17 배터리 팩 구조 KR101441900B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130111489A KR101441900B1 (ko) 2013-09-17 2013-09-17 배터리 팩 구조

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130111489A KR101441900B1 (ko) 2013-09-17 2013-09-17 배터리 팩 구조

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101441900B1 true KR101441900B1 (ko) 2014-09-22

Family

ID=51760507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130111489A KR101441900B1 (ko) 2013-09-17 2013-09-17 배터리 팩 구조

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101441900B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018034471A1 (ko) * 2016-08-18 2018-02-22 (주)엠피에스코리아 원통 전지용 배터리 팩 구조
KR101844466B1 (ko) * 2017-07-07 2018-04-03 최형윤 사용자 중심의 모듈형 배터리 조립체
KR20190045611A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 (주)엠피에스코리아 리튬배터리 팩에 사용하는 pcb 부스바
WO2020027373A1 (ko) * 2018-08-02 2020-02-06 이득용 전지셀 어셈블리
KR20200025719A (ko) * 2018-08-31 2020-03-10 (주)엠피에스코리아 냉각핀이 구비된 원통 전지용 배터리 팩의 냉각 구조
KR20200089160A (ko) 2019-01-16 2020-07-24 호서대학교 산학협력단 전압 제어 기능과 비상 우회 기능 배터리 모듈
WO2020204248A1 (ko) * 2019-04-01 2020-10-08 이득용 가스배기 및 방열 기능을 가진 전지셀 어셈블리
KR20210016128A (ko) * 2019-07-31 2021-02-15 (주)엠피에스코리아 원통형 셀이 적용된 전기 차량용 배터리 팩의 열교환 냉난방 구조
US11870091B2 (en) 2019-05-15 2024-01-09 Lg Energy Solution, Ltd. Battery pack and energy storage system including the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190611A (ja) 2005-01-07 2006-07-20 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2010067515A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
KR20100088030A (ko) * 2009-01-29 2010-08-06 (주)아이셀시스템즈코리아 셀 상호간 복합연결망으로 구성된 셀 카트리지
KR20120107371A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 주식회사 엘지화학 연결 신뢰성이 향상된 전지셀 홀더 및 이를 포함하는 전지모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190611A (ja) 2005-01-07 2006-07-20 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2010067515A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
KR20100088030A (ko) * 2009-01-29 2010-08-06 (주)아이셀시스템즈코리아 셀 상호간 복합연결망으로 구성된 셀 카트리지
KR20120107371A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 주식회사 엘지화학 연결 신뢰성이 향상된 전지셀 홀더 및 이를 포함하는 전지모듈

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019516211A (ja) * 2016-08-18 2019-06-13 エムピーエス コリア カンパニー，リミテッド 円筒電池用バッテリパック構造
KR101919943B1 (ko) * 2016-08-18 2018-11-21 (주)엠피에스코리아 원통 전지용 배터리 팩 구조
WO2018034471A1 (ko) * 2016-08-18 2018-02-22 (주)엠피에스코리아 원통 전지용 배터리 팩 구조
KR101844466B1 (ko) * 2017-07-07 2018-04-03 최형윤 사용자 중심의 모듈형 배터리 조립체
KR102061747B1 (ko) * 2017-10-24 2020-02-20 (주)엠피에스코리아 리튬배터리 팩에 사용하는 pcb 부스바
KR20190045611A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 (주)엠피에스코리아 리튬배터리 팩에 사용하는 pcb 부스바
WO2020027373A1 (ko) * 2018-08-02 2020-02-06 이득용 전지셀 어셈블리
KR20200025719A (ko) * 2018-08-31 2020-03-10 (주)엠피에스코리아 냉각핀이 구비된 원통 전지용 배터리 팩의 냉각 구조
KR102327540B1 (ko) * 2018-08-31 2021-11-17 (주)엠피에스코리아 냉각핀이 구비된 원통 전지용 배터리 팩의 냉각 구조
KR20200089160A (ko) 2019-01-16 2020-07-24 호서대학교 산학협력단 전압 제어 기능과 비상 우회 기능 배터리 모듈
WO2020204248A1 (ko) * 2019-04-01 2020-10-08 이득용 가스배기 및 방열 기능을 가진 전지셀 어셈블리
US11870091B2 (en) 2019-05-15 2024-01-09 Lg Energy Solution, Ltd. Battery pack and energy storage system including the same
KR20210016128A (ko) * 2019-07-31 2021-02-15 (주)엠피에스코리아 원통형 셀이 적용된 전기 차량용 배터리 팩의 열교환 냉난방 구조
KR102371514B1 (ko) * 2019-07-31 2022-03-08 (주)엠피에스코리아 원통형 셀이 적용된 전기 차량용 배터리 팩의 열교환 냉난방 구조

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101441900B1 (ko) 배터리 팩 구조
KR101919943B1 (ko) 원통 전지용 배터리 팩 구조
KR101835582B1 (ko) 배터리 팩
KR101106544B1 (ko) 기구물체결방식의 유닛팩 조합형 셀 카트리지
KR101016596B1 (ko) 셀 상호간 복합연결망으로 구성된 셀 카트리지
EP3800694B1 (en) Battery cell assembly, battery module including same battery cell assembly, battery pack including same battery module, and automobile including same battery pack
US7951483B2 (en) Assembled battery with inner and outer frames
KR20130021135A (ko) 배터리 모듈
EP2624335A1 (en) Rechargeable battery assembly and pack including the same
US8642206B2 (en) Battery module
KR20120047800A (ko) 배터리 모듈
KR20130122323A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20120074421A (ko) 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102317501B1 (ko) 배터리 팩
KR20200020565A (ko) 조립 구조가 개선된 배터리관리시스템을 포함한 배터리모듈
KR20150132903A (ko) 배터리셀 조립구조체
KR20210111967A (ko) 일체형 스프링 전극단자를 구비한 리튬전지 배터리 팩 구조
KR102050289B1 (ko) 배터리 팩
JP3176029U (ja) リチウム電池パック及び電池パックのセット
KR101588573B1 (ko) 단위 배터리셀 및 이를 포함하는 배터리셀 조립구조체
KR20170025628A (ko) 전기 구동장치의 리듐전지 팩 구조
KR102319501B1 (ko) 조립이 용이한 배터리 파워 팩
KR20140052442A (ko) 배터리 팩
JP6134218B2 (ja) 電池パック
KR102285144B1 (ko) 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170628

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190819

Year of fee payment: 6