KR101708365B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 배터리 셀과, 배터리 셀의 온도 측정을 위한 온도 센서와, 배터리 셀을 덮도록 배치되는 것으로 온도 센서를 배터리 셀 상에 고정하기 위한 센서 조립부를 갖춘 이너 커버를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 온도 센서가 용이하게 장착될 수 있도록 센서의 장착 구조가 개선된 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 배터리 셀의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
이러한 배터리 팩에는, 과열로 인한 폭발의 위험을 사전에 감지하고, 보호 동작을 취하기 위하여, 배터리 셀의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 장착될 수 있다. 온도 센서의 장착은, 주로 나사 체결 방식으로 이루어지고 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀의 온도 센서가 용이하게 장착될 수 있도록 센서의 장착 구조가 개선된 배터리 팩을 제공한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
배터리 셀;
상기 배터리 셀의 온도 측정을 위한 온도 센서; 및
상기 배터리 셀을 덮도록 배치되는 것으로, 상기 온도 센서를 배터리 셀 상에 고정하기 위한 센서 조립부를 갖춘 이너 커버;를 포함한다.
예를 들어, 상기 센서 조립부는, 상기 온도 센서를 배터리 셀 상으로 가압할 수 있다.
예를 들어, 상기 센서 조립부는, 커버 본체에 연결된 일단의 고정 단부와, 커버 본체와 연결되지 않은 타단의 자유 단부를 포함하는 캔틸레버 부재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 온도 센서는 상기 자유 단부를 밀어 올리면서 고정 단부를 향하여 슬라이딩 조립되며,
상기 캔틸레버 부재는 탄성 복원력에 따라 상기 온도 센서를 배터리 셀 상으로 가압할 수 있다.
예를 들어, 상기 캔틸레버 부재는, 상기 고정 단부로부터 자유 단부로 가면서 배터리 셀을 향하여 가깝게 접근하는 압력 조절부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 압력 조절부는 상기 배터리 셀을 향하여 하방으로 경사를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 자유 단부의 하방에는 온도 센서의 이탈을 저지하기 위한 걸림턱이 형성되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 걸림턱은 상기 온도 센서의 조립방향을 따라 누운 쐐기 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 캔틸레버 부재는, 상기 고정 단부와 자유 단부 사이에 형성된 것으로, 온도 센서의 조립 위치를 규제하기 위한 스톱퍼를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 센서 조립부는 상기 온도 센서의 조립방향을 가이드 하기 위한 한 쌍의 가이드 벽을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 한 쌍의 가이드 벽 사이에는 상기 온도 센서를 가압하기 위한 캔틸레버 부재가 개재될 수 있다.
예를 들어, 상기 온도 센서는 상기 한 쌍의 가이드 벽 사이이고, 캔틸레버 부재 밑에 조립될 수 있다.
예를 들어, 상기 한 쌍의 가이드 벽은 상기 온도 센서의 조립방향을 따라 감소하는 폭을 갖는 조립위치 안내부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은, 버스 바를 통하여 전기적으로 연결된 다수의 배터리 셀들을 포함하고,
상기 이너 커버는, 상기 버스 바의 조립위치를 제공하는 버스 바 조립부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 버스 바는 상기 버스 바 조립부의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 버스 바 조립부에는 이웃한 배터리 셀의 전극 단자를 노출시키기 위한 단자 홀의 쌍이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 버스 바 조립부는, 상기 버스 바의 조립 위치를 규제하기 위하여 버스 바의 코너 부분을 감싸는 조립 가이드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 버스 바 조립부는, 상기 버스 바의 4 코너 부분에 대응하는 4개의 조립 가이드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 이너 커버는 절연성 소재의 사출물로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은, 다수의 배터리 셀들을 포함하고,
상기 이너 커버는 상기 다수의 배터리 셀들을 함께 덮도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 온도 센서의 장착을 위하여 나사 체결 방식을 이용하지 않고, 배터리 셀의 상부를 덮도록 배치되는 이너 커버에 센서 조립부를 형성함으로써, 온도 센서를 단순히 끼워 조립시키는 방식으로 온도 센서가 장착될 수 있다. 따라서, 나사 체결을 위한 공수가 절감되며, 수작업으로 진행되는 특성상 오 조립이나 조립 누락이 발생될 수 있는 나사 작업이 생략됨으로써, 전체적인 배터리 팩의 품질이 향상될 수 있으며, 제품 양산성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 배열을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이너 커버의 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 센서 조립부를 발췌하여 도시한 사시도들이다.
도 5는 도 4b의 V-V 선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 센서 조립부의 평면 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 배터리 팩은 일 방향(Z1 방향)으로 따라 열을 이루어 배열된 다수의 배터리 셀(10)들과, 상기 배터리 셀(10)의 열을 둘러싸는 플레이트(140,150)들을 포함한다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀(10)의 배열을 도시한 사시도이다. 도면을 참조하면, 상기 배터리 셀(10)로는 리튬 이온 전지와 같은 이차 전지가 적용될 수 있으며, 원통형 이차 전지나 각형 이차 전지, 또는 폴리머 이차 전지 등 다양한 형태의 이차 전지가 적용될 수 있고, 어느 하나의 형태에 한정될 필요는 없다.
예를 들어, 각 배터리 셀(10)은, 케이스(10b)와, 상기 케이스(10b) 내에 수용된 전극 조립체(미도시)와, 전극 조립체와 전기적으로 연결되어 케이스(10b) 외부로 인출되는 전극 단자(10a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(10a)는 배터리 셀(10)의 상부를 형성할 수 있으며, 케이스(10b) 상으로 노출될 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 전극 조립체는 양극, 세퍼레이터, 음극을 포함하며, 권취형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 상기 케이스(10b)는 그 내부에 전극 조립체를 수용하며, 전극 조립체와 외부회로 간의 전기 접속을 위해 케이스(10b) 외부로는 전극 단자(10a)가 형성된다.
예를 들어, 이웃한 배터리 셀(10)들은 전극 단자(10a)의 접속을 통하여 서로 전기적으로 연결되며, 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있는데, 버스 바(15, 도 1 참조)를 통하여 이웃한 전극 단자(10a)들이 서로 연결될 수 있다.
상기 케이스(10b)에는 안전 벤트(10`)가 형성될 수 있다. 상기 안전 벤트(10`)는 상대적으로 약한 강도로 설계되며, 케이스(10b) 내에 사전에 임계 포인트 이상의 내압이 걸리면 파단되면서 내부 가스를 분출시키는 기능을 한다.
이웃한 배터리 셀(10)들 사이에는 스페이서(50)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)들을 전기적으로 절연시켜준다. 예를 들어, 상기 케이스(10b)는 전기적으로 극성을 띨 수 있는데, 절연성 소재로 형성된 스페이서(50)를 개재하여 이웃한 배터리 셀(10)들 간의 전기적인 간섭을 차단할 수 있다.
또한, 상기 스페이서(50)는 배터리 셀(10)들 사이에 방열 통로를 제공할 수 있으며, 이를 위해, 상기 스페이서(50)에는 방열 공(50`)이 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 스페이서(50)의 측면을 덮도록 조립되는 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`, 도 1)이 형성될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 방열 공(140`)과 마주하는 위치에 형성된 스페이서(50)의 방열 공(50`)이 상호 연결되어, 배터리 셀(10)들 사이의 방열 통로를 제공할 수 있다.
상기 스페이서(50)는 배터리 셀(10)들 사이에 개재되어 배터리 셀(10)의 열적 팽창, 즉, 스웰링(swelling)을 억제할 수 있다. 상기 배터리 셀(10)의 케이스(10b)는 변형이 가능한 금속 소재로 형성되는데, 고분자 소재와 같이 변형이 적은 소재를 이용하여 스페이서(50)를 형성함으로써 배터리 셀(10)의 스웰링을 억제할 수 있다.
한편, 상기 스페이서(50)는 이웃한 배터리 셀(10)들 사이뿐 아니라, 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 최외곽 배터리 셀(10)의 외면에 밀착되게 배치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양편에는 엔드 플레이트(150)가 배치되는데, 엔드 플레이트(150)와 배터리 셀(10) 간의 전기적인 절연을 위해, 이들(10,150) 사이에 스페이서(50)가 배치될 수 있다.
배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 양편으로는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)가 배치된다. 상기 엔드 플레이트(150)의 일면은 배터리 셀(10)의 외면과 마주하도록 배치된다. 보다 구체적으로, 상기 엔드 플레이트(150)의 일면은 배터리 셀(10)의 외측에 배치된 스페이서(50)와 맞닿게 조립될 수 있다.
상기 엔드 플레이트(150)는 일군의 배터리 셀(10)들을 하나의 단위로 묶어 결속시키는 한편으로, 충방전 동작에 따른 배터리 셀(10)의 부피 팽창을 억제하고 저항 특성을 유지함으로써 배터리 셀(10)의 전기적 특성이 저하되는 것을 방지한다.
상기 엔드 플레이트(150)는, 베이스 플레이트(151)와, 상기 베이스 플레이트(151)의 가장자리로부터 배터리 셀(10)과 반대되는 방향으로 절곡된 플랜지부(152,153,155)를 포함할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(151)는 배터리 셀(10)의 외면을 커버할 수 있을 정도의 충분한 면적으로 형성될 수 있다.
상기 플랜지부(152,153,155)는, 베이스 플레이트(151)의 가장자리로부터 배터리 셀(10)의 반대방향으로 절곡되어 있다. 상기 플랜지부(152,153,155)는 베이스 플레이트(151)의 양 측면에 형성된 한 쌍의 측면 플랜지부(152)와, 베이스 플레이트(151)의 상부 및 하부에 각각 형성된 상부 및 하부 플랜지부(153,155)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플랜지부(152,153,155)는 엔드 플레이트(150)와 인접한 구성요소 간의 결합을 위한 결합위치를 제공할 수 있고, 예를 들어, 엔드 플레이트(150)의 모서리를 따라 서로 맞닿게 조립된 사이드 플레이트(140)와의 결합을 매개할 수 있다. 또한, 상기 플랜지부(152,153,155)는 엔드 플레이트(150)의 기계적인 강성을 보강해주는 역할을 겸할 수 있다.
상기 측면 플랜지부(152)는 엔드 플레이트(150)와 사이드 플레이트(140) 간의 결합을 매개하기 위한 결합위치를 제공하며, 측면 플랜지부(152) 상으로 포개어진 사이드 플레이트(140)의 단부는 나사 체결을 통하여 측면 플랜지부(152)와 결합을 이룰 수 있다. 이를 위해, 상기 측면 플랜지부(152)에는 결합 공이 형성될 수 있다.
상기 배터리 셀(10)의 측면에는 사이드 플레이트(140)가 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 일 열로 배열된 배터리 셀(10)의 측면을 덮도록 배치된다. 상기 사이드 플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 양 측면에 쌍으로 배치될 수 있다. 사이드 플레이트(140)는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 연장되며, 일단부와 타단부가 각각 서로 반대편에 배치된 엔드 플레이트(150)에 결합될 수 있다. 상기 사이드 플레이트(140)는 엔드 플레이트(150)의 측면 가장자리에 형성된 측면 플랜지부(152)와 나사 결합을 이룰 수 있고, 사이드 플레이트(140)와 측면 플랜지부(152)를 겹쳐지게 배치하고 결합 공을 일치시킨 후, 볼트-너트 등의 체결 부재를 이용하여 양자를 나사 결합시킬 수 있다. 나사 결합을 통하여 사이드 플레이트(140)와 측면 플랜지부(152)는 적어도 일부에 걸쳐서 서로 맞닿는 면 접촉을 형성할 수 있다.
상기 사이드 플레이트(140)는 전체적으로 판 상으로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 바닥면 일부를 떠받치도록 절곡된 걸림턱(140a)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(10)의 서로 반대되는 측면에 배치되는 양편의 사이드 플레이트(140)는, 서로 마주하는 방향으로 절곡된 걸림턱(140a)의 쌍을 이용하여 배터리 셀(10)의 바닥을 지지할 수 있다.
상기 걸림턱(140a)은 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 사이드 플레이트(140)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있으며, 걸림턱(140a)의 일단부와 타단부는 엔드 플레이트(150)의 하부 플랜지부(153)와 나사 결합을 형성할 수 있다. 이를 위해 상기 걸림턱(140a)과 하부 플랜지부(153)에는 결합 공이 형성될 수 있고, 결합 공을 일치시킨 후 걸림턱(140a)과 하부 플랜지부(153)를 관통하도록 체결되는 체결 부재를 이용하여 사이드 플레이트(140)와 엔드 플레이트(150)가 나사 결합될 수 있다. 상기 걸림턱(140a)과 하부 플랜지부(153)는 배터리 팩의 코너 위치에서 서로 맞닿으며 면 접촉할 수 있다. 이와 같이, 상기 사이드 플레이트(140)는 엔드 플레이트(150)의 하부 플랜지부(153) 및 측면 플랜지부(152)와 체결을 이루며 일 열의 배터리 셀(10)들을 수용하는 수용공간을 형성할 수 있다.
상기 사이드 플레이트(140)에는 방열 공(140`)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 공(140`)은 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 일정한 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 상기 방열 공(140`)은 배터리 셀(10)과 외기 간의 접촉을 허용함으로써 배터리 셀(10)로부터 생성된 구동 열을 신속하게 배출시키는데 기여할 수 있다.
배터리 셀(10)의 하부는 사이드 플레이트(140)의 걸림턱(140a)에 의해 떠받쳐지는 부분을 제외하고는, 사이드 플레이트(140)로부터 노출될 수 있으며, 사이드 플레이트(140)로부터 노출된 배터리 셀(10)의 하부를 통하여 배터리 셀(10)들 사이로 외기의 흐름을 허용할 수 있고, 배터리 셀(10)의 방열을 촉진할 수 있다.
사이드 플레이트(140)에는 회로기판(미도시)을 장착하기 위한 보스 부재(145)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판은 BMS(Battery Management System, 배터리관리시스템) 등을 형성할 수 있다. 사이드 플레이트(140)의 일면은 배터리 셀(10) 측면과 대면할 수 있으며, 사이드 플레이트(140)의 타면에는 회로기판이 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판은 배터리 셀(10)의 충, 방전 상태를 모니터링하고 배터리 팩의 전반적인 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 보스 부재(145)는 대략 장방형 또는 정방형의 회로기판에 대응하여 격자 상으로 4군데에 배열될 수 있으며, 다수의 회로기판에 대응하여 격자 상으로 4의 배수에 해당되는 개소에 배열될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 회로기판에는 결합 공이 형성될 수 있으며, 결합 공을 통과한 나사 부재가 사이드 플레이트(140) 상의 보스 부재(145)에 대해 체결됨으로써 회로기판이 사이드 플레이트(140) 상에 고정될 수 있다.
상기 배터리 셀(10)의 상부에는 이너 커버(110)가 배치된다. 상기 이너 커버(110)는 실질적으로 배터리 팩의 전부를 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 이너 커버(110)는 배터리 팩에 마련된 다수의 배터리 셀(10)들을 함께 덮도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 이너 커버(110)는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 장변 방향으로 하고, 배터리 셀(10)의 폭 방향(Z2 방향)을 단변 방향으로 하는 사각형 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
상기 이너 커버(110)는 배터리 셀(10)의 수용공간을 제공하는 플레이트들(140,150) 사이에 조립될 수 있다. 예를 들어, 상기 이너 커버(110)는 배터리 셀(10)이 배열되는 열 방향(Z1 방향)을 따라 양단의 엔드 플레이트(150)들 사이에 조립되며, 배터리 셀의 폭 방향(Z3 방향)을 따라서는 양편의 사이드 플레이트(140)들 사이에 조립될 수 있다. 예를 들어, 상기 이너 커버(110)는 한 쌍의 엔드 플레이트(150)들과 한 쌍의 사이드 플레이트(140)들 사이에서 서로에 대해 일정한 간격을 유지해줌으로써, 배터리 팩의 축 회전 및 축 비틀림에 대한 충분한 강성을 제공할 수 있다.
상기 이너 커버(110)에는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 다수의 개구부(110`)들이 형성될 수 있다. 상기 개구부(110`)는 배터리 셀(10)의 안전 벤트(10`)와 대응되는 위치에 형성되어 안전 벤트(10`)의 배기 경로를 차단하지 않도록 할 수 있다.
상기 이너 커버(110)는 각 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)나 버스 바(15)로부터 연장되는 배선(미도시)을 가이드 하는 배선 가이드(115)를 포함할 수 있다. 상기 배선 가이드(115)는 이너 커버(110) 상에 일체로 형성된 고리 형태의 조각으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배선 가이드(115)에는 여러 가닥의 배선을 묶어 취합하기 위한 타이 부재(미도시)가 결속될 수 있으며, 타이 부재에 의해 배선 가이드(115)에 결속된 배선은 서로 엉키거나 꼬이지 않고 일 열로 배열된 배선 가이드(115)들의 안내를 받아 배터리 팩의 외부로 연장될 수 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 이너 커버(120)의 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 이너 커버(110)는 온도 센서(20)를 고정하기 위한 센서 조립부(120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 센서 조립부(120)는 이너 커버(110)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 센서 조립부(120)는 온도 센서(20)를 배터리 셀(10)의 상면에 대해 가압 접촉시키는 기능을 한다. 예를 들어, 상기 센서 조립부(120)는 온도 센서(20)를 배터리 셀(10)에 대해 밀착시킴으로써, 배터리 셀(10)의 온도를 정밀하게 포착할 수 있도록 할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 센서 조립부(120)를 발췌하여 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4b의 V-V 선을 따라 취한 단면도이다. 도 6은 센서 조립부(120)의 평면 구조를 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b에서 볼 수 있듯이, 상기 센서 조립부(120)는 커버 본체(111)에 연결된 일단의 고정 단부(121a)와, 커버 본체(111)와 연결되지 않은 타단의 자유 단부(121b)를 포함하는 캔틸레버 부재(121)를 포함할 수 있다. 상기 캔틸레버 부재(121)는, 일단의 고정 단부(121a)를 통하여 커버 본체(111)에 연결되고, 타단은 고정되지 않은 자유 단부(121b)를 포함하는 외팔보 형태를 가질 수 있다.
온도 센서(20)는 상기 캔틸레버 부재(121)의 자유 단부(121b)를 밀어 올리면서 고정 단부(121a)를 향하여 슬라이딩 조립되며, 캔틸레버 부재(121) 밑에 조립된다. 이때, 상기 캔틸레버 부재(121)는 하방의 온도 센서(20)에 의해 탄성적으로 변형된 상태로 탄성 복원력에 의해 온도 센서(20)를 배터리 셀(10)의 상면에 대해 가압하게 된다.
상기 캔틸레버 부재(121)는 고정 단부(121a)로부터 자유 단부(121b)로 가면서 배터리 셀(10)을 향하여 가깝게 접근하는 압력 조절부(121c)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 조절부(121c)는 배터리 셀(10)을 향하여 하향 경사 또는 하향 단차를 가질 수 있다.
상기 압력 조절부(121c)는 캔틸레버 부재(121)의 고정 단부(121a)로부터 자유 단부(121b)를 향하여 전체 길이에 걸쳐서 형성되거나 또는 일부 길이에 선택적으로 형성될 수도 있다. 상기 압력 조절부(121c)의 형상 설계를 통하여 온도 센서(20)에 가해지는 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 압력 조절부(121c)의 길이나, 압력 조절부(121c)의 전장을 통한 전체 오프셋 양 등에 따라 온도 센서(20)에 가해지는 압력 세기가 조절될 수 있다.
도 5에서 볼 수 있듯이, 상기 캔틸레버 부재(121)의 자유 단부(121b)의 하방에는 온도 센서(20)의 이탈을 방지하기 위한 걸림턱(121ba)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 걸림턱(121ba)은 상기 온도 센서(20)의 조립방향을 따라 누운 쐐기 형태로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 걸림턱(121ba)은 조립방향을 따라 완만하게 누운 쐐기 형태로 형성되어, 센서 조립부(120)로의 진입저항은 낮추어주고, 센서 조립부(120)로부터의 이탈 저항은 높여줌으로써, 온도 센서(20)가 센서 조립부(120)로 용이하게 조립되게 하고, 일단 조립된 온도 센서(20)는 센서 조립부(120)로부터 이탈되지 못하도록 한다.
상기 조립방향을 따라 캔틸레버 부재(121)의 소정 위치에는 스톱퍼(121p)가 마련될 수 있다. 상기 스톱퍼(121p)는, 고정 단부(121a)와 자유 단부(121b) 사이에서 온도 센서(20)의 조립 위치를 규제하는 역할을 한다 즉, 온도 센서(20)가 더 이상 진입하지 못하도록 함으로써, 온도 센서(20)의 조립위치를 정의해줄 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서 볼 수 있듯이, 상기 센서 조립부(120)는 온도 센서(20)의 조립방향을 가이드 하기 위한 가이드 벽(125)을 포함할 수 있다. 상기 가이드 벽(125)은 서로 마주하는 쌍으로 마련될 수 있으며, 온도 센서(20)의 조립방향을 안내해줄 수 있다. 쌍을 이루는 가이드 벽(125) 사이에는 캔틸레버 부재(121)가 개재될 수 있으며, 상기 가이드 벽(125)과 캔틸레버 부재(121)는 서로 소정의 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(20)는 상기 한 쌍의 가이드 벽(125) 사이이고, 캔틸레버 부재(121) 밑에 조립될 수 있다.
상기 가이드 벽(125)은, 온도 센서(20)를 조립위치로 안내하기 위한 조립위치 안내부(125g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 조립위치 안내부(125g)는 온도 센서(20)의 조립방향을 따라 한 쌍의 가이드 벽(125) 사이의 폭이 점진적으로 좁아지도록 서로에 대해 접근하는 경사를 포함할 수 있다.
온도 센서(20)의 조립방향을 따라 점진적으로 좁아지는 폭을 갖는 조립위치 안내부(125g)가 형성됨으로써, 센서 조립부(120)의 입구단은 상대적으로 넓게 형성되는 반면에, 센서 조립부(120)의 반대 편은 상대적으로 좁게 형성될 수 있다. 즉, 센서 조립부(120)의 입구단을 상대적으로 넓은 폭으로 형성하여 온도 센서(20)의 진입을 용이하게 하면서도, 조립방향을 따라 온도 센서(20)를 올바른 조립위치로 안내함으로써, 온도 센서(20)의 조립 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 캔틸레버 부재(121)는 한 쌍의 가이드 벽(125)들 사이에 개재되며, 조립위치 안내부(125g)들 사이에서 점진적으로 폭이 좁아지는 부분(121g)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 캔틸레버 부재(121)는 자유 단부(121b)로부터 고정 단부(121a)로 가면서 소정 위치에서 폭이 좁아지는 부분(121g)을 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 온도 센서(20)의 장착은, 온도 센서(20)를 이너 커버(110)의 센서 조립부(120)에 단순히 끼우는 방식으로 이루어질 수 있으며, 조립방향을 따라 온도 센서(20)는 자연스럽게 올바른 조립위치로 안내될 수 있다.
도면으로 도시되어 있지는 않지만, 본 발명과 대비되는 실시형태에서, 온도 센서는, 버스 바에 나사 홈을 형성하고, 나사 홈에 나사 체결 방식으로 고정될 수 있다. 그러나, 이러한 나사 체결 방식에 의하면, 버스 바에 나사 홈을 형성하기 위한 별도의 가공이 요구되며, 수작업으로 이루어지는 체결 작업의 특성상 오 조립이나 체결 누락과 같은 제품의 불량이 발생될 가능성이 높다. 본 발명에 의하면, 단순한 끼움 방식으로 온도 센서의 장착이 이루어지므로, 작업성이 향상되는 것은 물론이고, 오 조립이나 누락과 같은 제품 불량이 현저하게 감소하게 된다.
도 4a에서 볼 수 있듯이, 상기 온도 센서(20)는 상기 센서 조립부(120) 내에 조립되는 서미스터 칩(25)과, 상기 서미터 칩(25)으로부터 인출되는 배선부(21)를 포함할 수 있다. 상기 서미스터 칩(25)은, 주변 온도에 반응하여 전기 저항이 변화되는 가변 저항체를 포함할 수 있다. 상기 배선부(21)는 서미스터 칩(25)에 대해 구동전원을 인가하고 구동전원의 전압 분배에 따른 전기적인 출력 값을 인출하기 위한 전기적인 배선을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배선부(21)는 센서 조립부(120) 내에 조립된 서미스터 칩(25)으로부터 연장되며, 센서 조립부(120)의 입구단을 통하여 외부로 인출될 수 있다. 예를 들어, 외부로 인출된 배선부(21)는 배터리 셀(20)의 온도, 전압, 전류와 같은 상태정보를 입수하여 배터리 셀(20)의 현재 상태를 모터링하고, 모니터링 결과에 따라 배터리 셀(20)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 BMS(배터리 관리 시스템)에 접속될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 센서 조립부(120)는, 서로 다른 다수의 개소에서 온도 측정을 수행하기 위하여 둘 이상 다수로 마련될 수 있으며, 이너 커버(110)의 다수 개소에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 팩은, 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀(10)들을 포함할 수 있으므로, 다수의 개소에서 온도를 측정할 필요가 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센서 조립부(120)는 두 개의 배터리 셀(10) 당 하나의 온도 센서(20)가 할당되도록 다수로 형성될 수 있다. 상기 다수의 센서 조립부(120)들은 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)을 따라 열을 이루어 배열될 수 있다.
예를 들어, 상기 센서 조립부(120)는 상기 이너 커버(110)의 대략 중앙위치에 배열될 수 있다. 환언하면, 상기 센서 조립부(120)는 온도 센서(20)를 배터리 셀(10)의 상면 중에서 양 전극 단자(10a) 사이의 위치에 대해 밀착시킬 수 있다.
상기 이너 커버(110)는 버스 바 조립부(130)를 포함할 수 있다. 상기 버스 바(15)는 서로 이웃한 배터리 셀(10)들을 전기적으로 연결시키는 기능을 할 수 있다. 즉, 상기 버스 바(15)는 이웃한 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)를 전기적으로 연결함으로써, 다수의 배터리 셀(10)들을 전기적으로 결속하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 버스 바 조립부(130)에는 전극 단자(10a)를 외부로 노출시키기 위한 단자 홀(135)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 버스 바 조립부(130)에는 해당 버스 바(15)가 접속대상으로 하는 두 개의 전극 단자(10a)를 노출시키도록 단자 홀(135)이 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 버스 바 조립부(130)는, 버스 바(15)의 조립위치를 정의하도록 버스 바(15)의 코너 부분을 감싸는 조립 가이드(131)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 버스 바 조립부(130)는, 버스 바(15)의 4 코너 부분에 대응하여 4개의 조립 가이드(131)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 버스 바(15)는 버스 바 조립부(130) 위에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 버스 바(15)는 버스 바 조립부(130) 밑에 배치될 수도 있다. 버스 바 조립부(130)와의 간섭에 의해 버스 바(15)의 조립위치가 규제될 수 있는 한, 상기 버스 바(15)는, 버스 바 조립부(130)의 위 또는 아래에 배치될 수 있다.
상기 이너 커버(110)는 배터리 셀(10)의 충 방전 경로를 형성하는 버스 바(15)와의 전기적인 간섭을 피하도록 절연성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 이너 커버(110)는 절연성 소재의 사출물로 형성될 수 있으며, 상기 센서 조립부(120)나 버스 바 조립부(130) 등은 사출 성형을 통하여 이너 커버(110) 상에 일체적으로 형성될 수 있다.
한편, 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 이너 커버(110) 상으로는 커버 부재(180)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 부재(180)는, 배터리 팩의 전기 절연을 위하여, 버스 바(15) 및 전극 단자(10a)를 덮도록 형성될 수 있으며, 절연성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 부재(180)는 배터리 셀(10)의 열 방향(Z1 방향)으로 양단에 배치된 배터리 셀(10)의 전극 단자(10a)는 외부로 노출시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 배터리 셀 10`: 안전 벤트
10a: 전극 단자 10b: 배터리 셀의 케이스
15: 버스 바 20: 온도 센서
21: 배선부 25: 서미스터 칩
110: 이너 커버 111: 커버 본체
120: 센서 조립부 121: 캔틸레버 부재
121a: 고정 단부 121b: 자유 단부
121ba: 걸림턱 121c: 압력 조절부
121p: 스톱퍼 125: 가이드 벽
125g: 조립위치 안내부 130: 버스 바 조립부
131: 조립 가이드 135: 단자 홀
140: 사이드 플레이트 140`: 방열 공
140a: 걸림턱 145: 보스 부재
150: 엔드 플레이트 151: 베이스 플레이트
152: 측면 플랜지부 153: 하부 플랜지부
155: 상부 플랜지부 180: 커버 부재

Claims (20)

  1. 한 쌍의 전극 단자가 형성된 상면을 포함하는 배터리 셀;
    상기 배터리 셀의 온도 측정을 위한 온도 센서; 및
    상기 배터리 셀의 상면을 덮도록 배치되는 것으로, 상기 온도 센서를 배터리 셀 상에 고정하기 위한 센서 조립부와 이웃한 배터리 셀의 전극 단자를 전기적으로 연결하기 위한 버스 바의 조립 위치를 제공하는 버스 바 조립부를 포함하되, 상기 센서 조립부와 버스 바 조립부가 일체적으로 형성된 이너 커버;를 포함하되,
    상기 센서 조립부는 상기 온도 센서를 한 쌍의 전극 단자 사이에 고정하고,
    상기 이너 커버는 상기 배터리 셀의 양 측면에 배치되는 한 쌍의 사이드 플레이트 사이에 조립되고, 상기 사이드 플레이트에는 방열 공이 형성되며,
    상기 이너 커버 상에는 커버 부재가 배치된 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 조립부는, 커버 본체에 연결된 일단의 고정 단부와, 커버 본체와 연결되지 않은 타단의 자유 단부를 포함하는 캔틸레버 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 캔틸레버 부재는, 상기 고정 단부로부터 자유 단부로 가면서 배터리 셀을 향하여 가깝게 접근하는 압력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압력 조절부는 상기 배터리 셀을 향하여 하방으로 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 자유 단부의 하방에는 온도 센서의 이탈을 저지하기 위한 걸림턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 걸림턱은 상기 온도 센서의 조립방향을 따라 누운 쐐기 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 캔틸레버 부재는, 상기 고정 단부와 자유 단부 사이에 형성된 것으로, 온도 센서의 조립 위치를 규제하기 위한 스톱퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서 조립부는 상기 온도 센서의 조립방향을 가이드 하기 위한 한 쌍의 가이드 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 벽 사이에는 상기 온도 센서를 가압하기 위한 캔틸레버 부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 한 쌍의 가이드 벽 사이이고, 캔틸레버 부재 밑에 조립되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드 벽은 상기 온도 센서의 조립방향을 따라 감소하는 폭을 갖는 조립위치 안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바는 상기 버스 바 조립부의 위 또는 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바 조립부에는 이웃한 배터리 셀의 전극 단자를 노출시키기 위한 단자 홀의 쌍이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 버스 바 조립부는, 상기 버스 바의 조립 위치를 규제하기 위하여 버스 바의 코너 부분을 감싸는 조립 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 버스 바 조립부는, 상기 버스 바의 4 코너 부분에 대응하는 4개의 조립 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 삭제
  20. 삭제
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