KR101764842B1 - 스페이서를 포함하는 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈이 둘 이상 배열된 상태로 팩 하우징과 베이스 플레이트 사이의 공간에 내장되어 있는 구조의 전지팩으로서, 배열된 전지모듈들이 탑재되는 베이스 플레이트(base plate); 상기 전지모듈들을 감싸면서 하단이 베이스 플레이트와 결합되는 팩 하우징; 및 상기 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 상단 외면들 사이의 공간에 개재되어 있는 스페이서(spacer);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

스페이서를 포함하는 전지팩 {Battery Pack Including Spacer}
본 발명은 스페이서를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성에 의해, 다수의 전지셀 또는 전지모듈을 전기적으로 연결한 전지팩이 사용된다. 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서, 다수의 전지셀들 또는 전지모듈을 직렬 연결할 수 있다.
일반적으로 고용량/고출력의 전지팩은, 다수의 전지셀 또는 전지모듈을 인접하여 적층한 상태로 베이스 플레이트에 탑재하고, 팩 하우징을 다수의 전지셀 또는 전지모듈을 감싸면서 베이스 플레이트와 결합시키는 구조로 이루어진다. 이와 같은 구조에서는, 전지팩이 장착되는 디바이스의 구동 환경에 따른 진동에 의해 전지모듈의 유동이 발생할 수 있고, 이를 방지 하기 위한 수단으로서, 전지모듈의 상단에 전지모듈들의 배열 방향으로 텐션 바를 장착하는 구조가 쓰이고 있다.
하지만, 상기와 같은 구조는, 전지팩에 폭 방향으로 진동이 발생할 때, 전지모듈의 폭방향으로의 유동을 충분히 방지할 수 없다. 또한, 팩 하우징과 전지모듈 사이에 빈 공간이 형성되어 있으므로, 전지팩 내부와 외부의 온도 차이로 인해 팩 하우징 내면에 발생한 응측수가 전지모듈의 상단에 떨어져 전지팩의 오작동을 유발하는 문제가 있을 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 외부 충격 또는 진동이 발생하는 경우에도, 전지모듈의 고정 구조가 공고히 유지될 수 있고, 전지팩 내부와 외부의 온도 차이로 인해 발생하는 응축수로부터 전지모듈을 보호할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈이 둘 이상 배열된 상태로 팩 하우징과 베이스 플레이트 사이의 공간에 내장되어 있는 구조의 전지팩으로서,
배열된 전지모듈들이 탑재되는 베이스 플레이트(base plate);
상기 전지모듈들을 감싸면서 하단이 베이스 플레이트와 결합되는 팩 하우징; 및
상기 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 상단 외면들 사이의 공간에 개재되어 있는 스페이서(spacer);
를 포함하는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 스페이서는, 전지모듈들의 상단부와 팩 하우징의 내면 사이의 공간을 채우는 구조의 부재를 의미할 수 있다. 즉, 상기 스페이서는 전지모듈들의 상단부와 팩 하우징의 내면 사이에 형성되어 있는 빈 공간에 빈틈없이 개재될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 외면들 사이의 공간에 스페이서가 개재되어 있으므로, 외부 충격 또는 진동이 발생하는 경우에도, 전지모듈의 고정 구조가 공고히 유지될 수 있고, 전지팩 내부와 외부의 온도 차이로 인해 발생하는 응축수로부터 전지모듈을 보호할 수 있다.
상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 라미네이트 시트는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 형태로 이루어질 수 있고, 상기 수지 실란트층이 상호 열융착되는 형태일 수 있다.
상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 예를 들어, 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층은, 예를 들어, 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 사용될 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
상기 전지셀은 프레임 구조의 전지 카트리지 내부에 장착되어 있을 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 카트리지는 전지셀의 양 측면 중 적어도 일측면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 고정하는 적어도 한 쌍의 판상형 프레임으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전지모듈은 장방형 구조로 이루어져 있고, 전극단자들이 상면을 향하도록 정립된 상태에서 측면이 상호 접하는 배열로 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 전지모듈은 정립된 상태에서 전지모듈의 높이가 폭보다 상대적으로 큰 구조로 이루어져 있을 수 있다. 상기 전지모듈의 폭, 즉, 상기 전지셀들이 상호 계면이 접합하도록 배열되는 방향에서의 길이는, 상기 전지모듈의 높이의 50% 내지 80%의 크기로 이루어져 있을 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 전지팩은, 상기 전지모듈들의 상단에 장착되어 전압을 검출하는 센싱 어셈블리; 및 상기 전지모듈에서 최외측 전지모듈들 중의 하나의 전지모듈의 외측에 인접하여 장착되는 BMS(Battery Management System)를 추가로 포함하고 있을 수 있고, 상기 팩 하우징은 상기 전지모듈들과 BMS를 감싸면서 팩 하우징의 하단이 베이스 플레이트와 결합되어 있을 수 있다.
상기 BMS는, 전지팩의 충방전 과정에서 전지팩 전력의 입출력을 조절하는 기능을 하고, 전지팩이 과충전 또는 과방전 되어 과열 또는 팽창이 발생하는 경우에는 전력을 차단하여 전지팩의 안전을 확보할 수 있는 기능을 한다.
본 발명의 구체적인 예에서, 상기 스페이서의 상면은 팩 하우징의 내면에 접해 있을 수 있고, 스페이서의 하면은 센싱 어셈블리 및 전지모듈들의 노출된 상면에 접해 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 스페이서의 상면은 팩 하우징의 내면에 대응하는 형상으로 이루어져 있을 수 있고, 스페이서의 하면은 센싱 어셈블리 및 전지모듈들의 노출된 상면에 대응하는 형상으로 이루어져 있을 수 있다.
또한, 상기 스페이서는, 상기한 구조에서 더 나아가, 상기 전지모듈들의 상단부의 양단을 감싸는 구조가 추가되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩은 또한, 상기 전지모듈들을 지지할 수 있도록, 전지모듈들의 상단에 배열 방향으로 장착되어 있는 한 쌍의 텐션 바들(tension bars)을 추가로 포함하고 있을 수 있다.
이 같은 텐션 바들은, 전지팩에 외부 충격 또는 진동이 인가되는 경우에, 전지모듈 배열 방향에서의 전지모듈들의 유동을 억제함으로써, 전지모듈 간의 결합력을 공고히 하여 전지팩 전반의 안전성을 담보할 수 있는 기능을 한다.
상기 전지모듈들에 장착될 수 있도록, 상기 텐션 바에는 둘 이상의 관통구들이 형성되어 있고, 상기 관통구들과 수직선상 동일한 위치의 전지셀들의 상단부에는 상기 관통구들에 대응하는 관통구들이 형성되어 있고, 상기 텐션 바 및 전지모듈들은 관통구들에 삽입된 볼트가 너트와 결합하면서 체결되어 있을 수 있다.
상시 스페이서의 하나의 실시예로서, 상기 스페이서의 내면에는 볼트 및 너트에 대응하는 형상의 만입부들이 형성되어 있고, 상기 스페이서는 만입부들에 상기 볼트 및 너트가 삽입되어 고정되는 구조일 수 있다. 즉, 별도의 체결구조 없이, 상기 볼트 및 너트가 상기 만입부들에 삽입됨으로써, 안정화되는 구조일 수 있다.
상기 스페이서의 또 다른 실시예로서, 상기 스페이서는 볼트에 대응하는 형상의 체결홈들이 형성되어 있고, 상기 스페이서는 체결홈들과 관통구들에 연속하여 삽입된 볼트가 너트와 결합되면서 고정되는 구조일 수 있다.
상기 스페이서는 발포 고분자 수지로 이루어져 있을 수 있고, 상기 발포 고분자 수지는 폐쇄형 기공(closed pores)을 포함하고 있는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 발포 고분자 수지는 발포 폴리프로필렌(EPP)일 수 있지만, 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 전지셀은 리튬 이차 전지일 수 있고, 구체적으로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
상기 스페이서는 상기 전지모듈들의 상단부의 측면으로의 유동을 억제하는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는, 구체적으로, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
한편, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 중 어느 하나에 본 발명에 따른 전지팩이 장착되는 경우, 상기 전지팩은 운전석 및 조수석 사이의 공간에 장착되어 있을 수 있다. 상기 전지팩이 운전석 및 조수석 사이에 위치함으로써, 전지팩은 그것이 장착되는 차량의 사이드 크러쉬 빔을 관통하여 장착되게 되고, 단절된 사이드 크러쉬 빔을 지지할 수 있도록 전지팩의 내부에는 사이드 크러쉬 빔과 접하는 크러쉬 빔을 포함하는 미들 플레이트가 장착되어 있을 수 있다.
상기한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 외면들 사이의 공간에 스페이서가 개재되어 있으므로, 외부 충격 또는 진동이 발생하는 경우에도, 전지모듈의 고정 구조가 공고히 유지될 수 있고, 전지팩 내부와 외부의 온도 차이로 인해 발생하는 응축수로부터 전지모듈을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 분해도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈과 홀드다운 브라켓에 대한 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 5는 도 4의 팩 하우징이 제거된 전지팩의 사시도이다;
도 6은 도 4의 전지팩의 측면도이다;
도 7은 도 6의 A-A` 부위의 수직 단면도이다;
도 8은 도 6의 B-B` 부위의 수직 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지모듈의 분해도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈과 홀드다운 브라켓에 대한 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전지모듈(110)은 전지셀(10), 카트리지(20), 냉각 부재(30), 완충 부재(40), 절연 부재(50), 엔드 플레이트(60), 센싱 어셈블리(130) 및 냉각 매니폴드(90)로 이루어져 있다.
전지셀(10)은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조의 파우치형 전지셀로서, 일변에 양극 단자(11) 및 음극 단자(12)가 동일선 상에 형성되어 있다.
카트리지(20)의 중앙 부위에는 전지셀들(10)을 장착하기 위한 전지셀 수납부(22)가 형성되어 있고, 2개의 전지셀들(10)이 그 사이에 냉각 부재(30)가 개재된 상태로 전지셀 수납부(21)의 전면 및 후면 양 방향에 장착된다.
이와 같이, 전지셀(10) 및 냉각 부재(30)가 장착된 복수의 카트리지(20)는 전지셀(10)의 측면이 접하는 방향으로 배열되고, 최외곽에 위치에 전지셀들(10)에는 완충 부재(40)가 장착되고, 완충 부재(40)에는 절연 부재(50)가 덧대어지며, 마지막으로 절연 부재(50) 위로 엔드 플레이트(60)가 장착된다.
카트리지(20), 절연 부재(50) 및 엔드 플레이트(60) 각각의 4개의 모서리에는 체결구들이(21, 51, 61) 형성되어 있고, 상기한 바와 같이 배열된 전지모듈(110)을 이루는 부재들은 체결구들(21, 51, 61)에 체결 볼트(70)가 삽입되어 이들 부재들이 결합 및 고정되는 구조로 이루어져 있다.
이와 같이 연결된 전지셀들(10)의 상단에는 센싱 어셈블리(130)가 장착되고, 센싱 어셈블리(130)는 전지셀들(10)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하고, 전압을 검출하고 안전 소자를 구비하여 전지모듈(110)이 이상작동하는 경우에 전기 흐름을 차단하는 기능을 수행한다.
전지셀들(10)의 하단에는 냉각 매니폴드(90)가 장착된다. 냉각 매니폴드(90)는 냉각 부재들(30)의 냉매 도관(31)과 연결되어 냉매 도관(31)에 냉매를 흐르게 한다.
도 3을 참조하면, 복수의 전지모듈(110)은 측면 방향으로 배열되어 베이스 플레이트(120) 상에 장착 되고, 고정 부재인 홀드 다운 브라켓(180)에 의해 고정된다. 구체적으로, 전지모듈(110)의 하단 돌출부(도 1: 111)의 상단을 홀드 다운 브라켓(180)이 가압하고, 홀드 다운 브라켓(180)은 볼트 및 너트를 이용하여 베이스 플레이트(120)에 고정되는 구조로 이루어져 있다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 팩 하우징이 제거된 전지팩의 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 4의 전지팩의 측면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 A-A` 부위의 수직 단면도가 도시되어 있으며, 도 8에는 도 6의 B-B` 부위의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 전지팩(100)은 전지모듈들(110), 베이스 플레이트(120), 센싱 어셈블리(130), 텐션 바들(140), BMS(150), 팩 하우징(160) 및 스페이서(170)로 이루어져 있다.
전지모듈들(110)은 베이스 플레이트(120) 상에 측면이 상호 접하도록 배열되어 있고, 전지모듈들(110)의 가운데에는 미들 플레이트(190)가 장착되어 있다.
전지모듈들(110)의 상단에는 전압을 검출하는 센싱 어셈블리(130)가 장착되어 있고, 센싱 어셈블리(130)의 양단으로는 텐션 바들(140)이 전지모듈들(110)을 지지할 수 있도록, 전지모듈들(110)의 상단에 전지모듈들(110)의 배열 방향으로 장착되어 있다.
최외측 전지모듈(110)의 외측에는 BMS(150)가 인접하여 장착되어 있고, 팩 하우징(160)은 전지모듈들(110)과 BMS(150)를 감싸면서 하단이 베이스 플레이트(120)와 결합되어 있다. 팩 하우징(160)과 베이스 플레이트(120)는 볼트(121) 및 너트(도시하지 않음)에 의해 결합되어 있다.
팩 하우징(160)의 내면과 전지모듈들(110)의 상단면들 사이의 공간에는 스페이서(170)가 개재되어 있다.
전지모듈(110)은 장방형 구조로 이루어져 있고, 전지모듈(110)의 높이(H)는 그것의 폭(W)보다 상대적으로 큰 구조이며, 구체적으로 전지모듈(110)의 폭(W) 그것의 높이(H)의 60%정도의 길이로 이루어져 있다.
도 7을 참조하면, 스페이서(170)의 상면은 팩 하우징(160)의 내면에 대응하는 형상으로 이루어져 접해 있고, 스페이서(170)의 하면은 센싱 어셈블리(130) 및 텐션 바들(140)과, 전지모듈들(110)이 노출된 상면에 대응하는 형상으로 이루어져 접해있다.
또한, 스페이서(170)는 전지모듈들(110)의 상단부의 양단(111)을 감싸는 구조로 이루어져 있다.
도 8을 참조하면, 스페이서(170)는 볼트(141) 및 너트(142)에 대응하는 형상의 만입부들(171) 이 형성되어 있고, 볼트(141) 및 너트(142)가 만입부들(171)에 삽입되어 스페이서(170)는 전지모듈들(110)의 상단에 고정된다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.

Claims (21)

  1. 충방전이 가능한 전지셀 또는 단위모듈 다수 개를 포함하는 전지모듈이 둘 이상 배열된 상태로 팩 하우징과 베이스 플레이트 사이의 공간에 내장되어 있는 구조의 전지팩으로서,
    배열된 전지모듈들이 탑재되는 베이스 플레이트(base plate);
    상기 전지모듈들을 감싸면서 하단이 베이스 플레이트와 결합되는 팩 하우징; 및
    상기 전지모듈들의 상단부의 유동을 줄일 수 있도록, 팩 하우징의 내면과 전지모듈들의 상단 외면들 사이의 공간에 개재되어 있는 스페이서(spacer);
    를 포함하고,
    상기 전지팩은, 상기 전지모듈들을 지지할 수 있도록, 전지모듈들의 상단에 배열 방향으로 장착되어 있는 한 쌍의 텐션 바들(tension bars)을 추가로 포함하며,
    상기 텐션 바에는 둘 이상의 관통구들이 형성되어 있고, 상기 텐션 바 및 전지모듈들은 관통구들에 삽입된 볼트가 너트와 결합하면서 체결되는 구조이고,
    상기 스페이서는 볼트 및 너트에 대응하는 형상의 만입부들이 형성되어 있으며, 상기 스페이서는 만입부들에 상기 볼트가 삽입되어 고정되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극 적층체를 내장한 후 외주면을 실링한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 프레임 구조의 전지 카트리지 내부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 카트리지는 전지셀의 양 측면 중 적어도 일 측면이 개방된 상태로 전지셀의 외주면을 고정하는 적어도 한 쌍의 판상형 프레임으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 장방형 구조로 이루어져 있고, 전극단자들이 상면을 향하도록 정립된 상태에서 측면이 상호 접하는 배열로 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전지모듈은 정립된 상태에서 전지모듈의 높이가 폭보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은,
    상기 전지모듈들의 상단에 장착되어 전압을 검출하는 센싱 어셈블리; 및
    상기 전지모듈에서 최외측 전지모듈들 중의 하나의 전지모듈의 외측에 인접하여 장착되는 BMS(battery management system);
    를 추가로 포함하고,
    상기 팩 하우징은 상기 전지모듈들과 BMS를 감싸면서 팩 하우징의 하단이 베이스 플레이트와 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서의 상면은 팩 하우징의 내면에 접해 있고, 스페이서의 하면은 센싱 어셈블리 및 전지모듈들의 노출된 상면에 접해 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서의 상면은 팩 하우징의 내면에 대응하는 형상으로 이루어져 있고, 스페이서의 하면은 센싱 어셈블리 및 전지모듈들의 노출된 상면에 대응하는 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서는 전지모듈들의 상단부의 양단을 감싸는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 볼트 및 너트에 대응하는 형상의 체결홈들이 형성되어 있고, 상기 스페이서는 체결홈들과 관통구들에 연속하여 삽입된 볼트가 너트와 결합되면서 고정되는 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 발포 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 발포 고분자 수지는 폐쇄형 기공(closed pores)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 발포 고분자 수지는 발포 폴리프로필렌(EPP)인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 전지모듈들의 상단부의 측면으로의 유동을 억제하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 1 항 내지 제 10 항 및 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10091902B2 (en) * 2015-11-23 2018-10-02 Te Connectivity Corporation Electrical module for battery distribution assembly
DE102017222444A1 (de) * 2017-12-12 2019-06-13 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul, Verfahren zum Betrieb desselben und dessen Verwendung
KR102566026B1 (ko) * 2017-12-14 2023-08-11 현대모비스 주식회사 과충전 방지 기능을 구비한 배터리 팩 모듈
US11217847B2 (en) 2018-04-27 2022-01-04 Ford Global Technologies, Llc Polymer-based enclosure assemblies for electrified vehicle battery packs
KR20210034929A (ko) * 2019-09-23 2021-03-31 주식회사 엘지화학 돌기 구조가 형성된 홀드다운 브라켓을 포함하는 전지팩
US11973237B2 (en) 2020-02-25 2024-04-30 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack
CN111540867B (zh) * 2020-07-09 2020-10-20 广东技术师范大学 一种新能源汽车用锂电池保护装置
KR102639781B1 (ko) * 2021-10-12 2024-02-21 엘지전자 주식회사 에너지저장장치

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4520887A (en) * 1983-02-04 1985-06-04 D & S Plug Corporation Battery holddown arrangement
JPH0752654B2 (ja) * 1987-07-28 1995-06-05 株式会社ユアサコーポレーション 鉛蓄電池
JPH05193366A (ja) 1992-01-22 1993-08-03 Honda Motor Co Ltd 電気自動車用バッテリの固定構造
US5353208A (en) * 1992-12-29 1994-10-04 Larry Moore High intensity compact flashlight
US5378555A (en) * 1993-12-27 1995-01-03 General Motors Corporation Electric vehicle battery pack
JP3451142B2 (ja) * 1994-11-18 2003-09-29 本田技研工業株式会社 温度制御機構を備えたバッテリ組立体
JP4965012B2 (ja) * 1999-12-15 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 車両用電池パック
US20070259258A1 (en) * 2006-05-04 2007-11-08 Derrick Scott Buck Battery assembly with temperature control device
KR100776767B1 (ko) * 2006-05-17 2007-11-16 현대에너셀 주식회사 내진동성을 향상시킨 2차전지의 케이스
KR101064236B1 (ko) 2006-12-23 2011-09-14 주식회사 엘지화학 외부 충격에 대한 안전성이 향상된 센터 핀을 포함하고있는 원통형 이차전지
JP2008277058A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 Toyota Motor Corp 電源装置
KR101029838B1 (ko) * 2007-06-28 2011-04-15 주식회사 엘지화학 냉각 효율이 향상된 중대형 전지팩
CN101215394B (zh) * 2008-01-15 2011-01-12 福建正亿实业有限公司 可降解环保型聚丙烯泡沫塑料及其制备方法
US8597825B2 (en) * 2008-05-10 2013-12-03 Enerdel, Inc. Battery assembly including battery module with wrap blanket between module and encapsulating solution
KR101169205B1 (ko) * 2008-06-25 2012-07-26 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩
KR101103755B1 (ko) 2008-09-03 2012-01-06 에스케이이노베이션 주식회사 버스 바 구비 리튬 2차 전지 단위 셋 및 버스 바 구비 리튬2차 전지 셋
CN102379058B (zh) * 2009-04-01 2014-06-18 株式会社Lg化学 电压感测部件和采用该电压感测部件的电池模块
KR101071537B1 (ko) 2009-09-17 2011-10-10 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 방열부재를 포함하는 전지모듈 및 중대형 전지팩
KR101218751B1 (ko) * 2010-01-06 2013-01-07 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 중대형 전지팩
JP4933637B2 (ja) 2010-05-07 2012-05-16 株式会社鷺宮製作所 電磁弁
US9263713B2 (en) * 2010-05-26 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US9203065B2 (en) * 2010-08-10 2015-12-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module
JP5639835B2 (ja) * 2010-09-30 2014-12-10 株式会社リチウムエナジージャパン 電池パック及びこれを備えた電動車
KR20120044853A (ko) 2010-10-28 2012-05-08 현대자동차주식회사 플라스틱 복합재를 이용한 전기자동차용 배터리팩 케이스 어셈블리
KR101326196B1 (ko) 2010-11-22 2013-11-07 주식회사 엘지화학 콤팩트한 구조의 전지팩
CN102696131B (zh) * 2010-11-30 2015-09-23 松下知识产权经营株式会社 电池模组及电池包
EP2693515A4 (en) * 2011-03-31 2014-12-03 Nec Energy Devices Ltd BATTERY PACK AND ELECTRIC BIKE
JPWO2012133707A1 (ja) * 2011-03-31 2014-07-28 三洋電機株式会社 電源装置及び電源装置を備える車両
US20130164578A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 Edward Thomas Sweet Battery module
JP6065627B2 (ja) * 2012-02-28 2017-01-25 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器
KR102007777B1 (ko) * 2012-05-04 2019-08-06 에스케이이노베이션 주식회사 센싱 어셈블리의 과전류 차단을 위한 마운팅 된 일체형 퓨즈가 포함된 배터리 팩 시스템
JP6487461B2 (ja) * 2014-05-08 2019-03-20 エルジー・ケム・リミテッド ノイズ低減部材を含む電池パック

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