KR101944957B1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 외관을 형성하는 팩 케이스, 팩 케이스 내에 수용되며, 전극 리드를 구비하는 복수 개의 셀들로 이루어진 셀 조립체, 셀 조립체를 패키징할 수 있게 팩 케이스를 커버하는 팩 커버 및 셀 조립체와 팩 커버 사이에 구비되고, 각각의 배터리 셀의 전극 리드들을 서로 연결하며, 팩 커버 밖으로 관통되어 외부 전원과 연결되는 터미널이 인서트 사출되는 리드 연결 기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차{BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 이차 전지는 용량 및 출력을 높이기 위해 전기적으로 연결된 많은 수의 배터리 셀들을 패키징한 배터리 팩으로 구비된다.
이러한 배터리 팩에는 외부 전원과의 연결을 위해 터미널이 케이스 밖으로 관통되어 노출된다. 종래 배터리 팩에는 터미널을 관통시킬 수 있게 케이스에 마련되는 터미널 관통부를 통한 외부 수분이나 이물질 등의 케이스 내부 유입을 방지하기 위해 터미널과 터미널 관통부 사이에 고무 패킹부재와 같은 추가적인 별도의 실링부재가 장착된다.
그러나, 종래 배터리 팩에서는 실링부재가 부식되거나 또는 정확히 장착되지 않는 경우, 간극이 쉽게 발생되어 그 사이로 수분이나 이물질 등이 쉽게 케이스 내부로 침투하는 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 팩에서는 방수를 위한 별도의 실링부재를 추가적으로 구비하여야 하므로, 이에 따른 제조 비용 상승을 초래하는 문제가 있다.
그러므로, 이와 같은 추가적인 별도의 실링부재 없이 방수를 구현할 수 있는 배터리 팩을 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 추가적인 별도의 실링부재 없이 방수를 구현할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 외관을 형성하는 팩 케이스; 상기 팩 케이스 내에 수용되며, 전극 리드를 구비하는 복수 개의 배터리 셀들로 이루어진 셀 조립체; 상기 셀 조립체를 패키징할 수 있게 상기 팩 케이스를 커버하는 팩 커버; 및 상기 셀 조립체와 상기 팩 커버 사이에 구비되고, 각각의 배터리 셀의 전극 리드들을 서로 연결하며, 상기 팩 커버 밖으로 관통되어 외부 전원과 연결되는 터미널이 인서트 사출되는 리드 연결 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 팩 커버는, 상기 터미널이 관통되는 터미널 관통부;를 포함하며, 상기 리드 연결 기판은, 상기 터미널이 인서트 사출되며, 상기 터미널 관통부와 용접되는 터미널 인서트부;를 포함할 수 있다.
상기 터미널 관통부는, 상기 터미널의 외측면과 접촉되는 중공 형상의 제1 내벽; 및 상기 제1 내벽으로부터 단차지게 연장되며, 상기 터미널 인서트부와 접촉되는 제2 내벽;을 포함할 수 있다.
상기 터미널 인서트부는 상기 제2 내벽과 맞물릴 수 있다.
상기 터미널 인서트부의 외주 폭은 상기 터미널의 외주 폭보다 넓을 수 있다.
상기 터미널 관통부와 상기 터미널 인서트부의 용접은 레이저 용접일 수 있다.
상기 터미널 관통부는 상기 팩 커버의 일측 및 타측에 각각 마련되며, 상기 터미널 인서트부는 상기 터미널 관통부에 대응되게 상기 리드 연결 기판의 일측 및 타측에 각각 마련될 수 있다.
상기 리드 연결 기판은, 상기 전극 리드들과 상기 터미널을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바;를 더 포함하며, 상기 버스 바는, 상기 터미널 인서트부 내에서 상기 터미널과 연결될 수 있다.
상기 팩 커버는 테두리를 따라 상기 팩 케이스에 레이저 용접될 수 있다.
아울러, 본 발명은, 전술한 실시예들에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 추가적인 별도의 실링부재 없이 방수를 구현할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
따라서, 본 실시예들에 따라, 방수를 위한 별도의 실링부재를 요구하지 않는 바, 이에 따른 추가적인 비용 발생을 막을 수 있어, 제조 효율을 보다 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 배터리 팩의 주요부의 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 배터리 팩의 주요부의 부분 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 팩(10)은 팩 케이스(100), 셀 조립체(200), 팩 커버(300) 및 리드 연결 기판(400)을 포함한다.
상기 팩 케이스(100)는 상기 배터리 팩(10)의 외관을 형성할 수 있다. 이러한 상기 팩 케이스(100)에는 상기 셀 조립체(200)를 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다.
상기 셀 조립체(200)는 상기 팩 케이스(100)에 수용되며, 복수 개의 배터리 셀들로 이루어진 모듈 조립체로 구비될 수 있다. 각각의 배터리 셀은 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되는 양극판과 음극판을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스 및 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되고 양극 단자와 음극 단자로 이루어진 전극 리드를 포함할 수 있다. 이러한 상기 복수 개의 배터리 셀들은 각각 카트리지 등에 장착되어 서로 연결되어 상기 셀 조립체(200)를 이룰 수 있다.
상기 팩 커버(300)는 상기 셀 조립체(200)를 패키징할 수 있게 상기 팩 케이스(100)의 일측을 커버할 수 있다. 이러한 패키징을 위해 상기 팩 커버(300)는 테두리를 따라 상기 팩 케이스(100)에 용접될 수 있다. 여기서, 용접 방식은 레이저 용접일 수 있다. 상기 용접 방식의 경우, 레이저 용접에 한정되는 것은 아니며 기타 다른 용접 방식도 가능할 수 있다. 또한, 패키징을 가능하게 할 수 있다면 용접이 아닌 기타 다른 방식으로 상기 팩 커버(300)를 상기 팩 케이스(100)에 장착하는 것도 가능할 수 있다.
상기 팩 커버(300)는 터미널 관통부(310)를 포함할 수 있다.
상기 터미널 관통부(310)는 후술하는 터미널(410)을 관통시켜 상기 팩 커버(300) 밖으로 노출시키며, 상기 터미널(410)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다. 상기 터미널(410)은 한 쌍으로 구비되는 바, 상기 터미널 관통부(310) 또한 이에 대응되게 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 터미널 관통부(310)는 각각, 상기 팩 커버(300)의 일측 및 타측에 각각 마련될 수 있다.
상기 터미널 관통부(310)는 제1 내벽(312) 및 제2 내벽(316)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내벽(312)은 중공 형상으로 관통되는 상기 터미널(410)의 외측면과 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 제1 내벽(312)은 상기 터미널(410)의 외경에 대응되는 크기의 내경을 갖도록 형성되어 상기 터미널(410)의 외측면에 완전히 밀착 접촉될 수 있다.
이에 따라, 상기 터미널 관통부(310)는 상기 터미널(410)의 외측면에 밀착 접촉되는 상기 제1 내벽(312)을 통해 상기 팩 커버(300) 외측으로부터 수분이나 이물질 등의 침투를 먼저 일차적으로 우선적으로 차단할 수 있다.
상기 제2 내벽(316)은 상기 제1 내벽(312)의 내경보다 큰 내경을 가질 수 있게 상기 제1 내벽(312)으로부터 단차지게 연장되며, 후술하는 상기 터미널 인서트부(420)와 접촉될 수 있다.
상기 리드 연결 기판(400)은 상기 셀 조립체(200)의 각각의 배터리 셀의 전극 리드들을 서로 연결하며, 상기 셀 조립체(200)와 상기 팩 커버(300) 사이에 구비되어 상기 팩 커버(300)에 의해 상기 셀 조립체(200)와 함께 상기 팩 케이스(100) 내에 패키징될 수 있다.
이러한 상기 리드 연결 기판(400)에는 상기 팩 커버(300) 밖으로 관통되어 외부 전원과 연결되기 위한 상기 터미널(410)이 인서트 사출될 수 있다. 아울러, 상기 리드 연결 기판(400)은 터미널 인서트부(420) 및 버스 바(430)를 포함할 수 있다.
상기 터미널(410)은 한 쌍으로 구비될 수 있으며, 상기 리드 연결 기판(400)에 인서트 사출되어 상기 팩 커버(300)의 상기 터미널 관통부(310)를 통해 관통되어 상기 팩 커버(300) 밖으로 노출되어 외부 전원 등과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 터미널 인서트부(420)에는 상기 터미널(410)이 인서트 사출되며, 상기 터미널(410)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다. 상기 터미널(410)은 한 쌍으로 구비되는 바, 상기 터미널 인서트부(420) 또한 한 쌍으로 구비될 수 있다.
아울러, 상기 한 쌍의 터미널 인서트부(420)는, 인서트 사출된 상기 각각의 터미널(410)이 상기 터미널 관통부(310)에 관통되어야 하는 바, 상기 한 쌍의 터미널 관통부(310)에 대응되는 위치인 상기 리드 연결 기판(400)의 일측 및 타측에 각각 마련될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 터미널 인서트부(420)를 통해 상기 터미널(410)을 인서트 사출시키므로, 상기 터미널(410)을 보다 견고히 상기 리드 연결 기판(400)에 안정적으로 장착시킬 수 있다.
아울러, 이러한 인서트 사출을 통해 상기 터미널(410)과 상기 터미널 인서트부(410) 사이의 간극 없는 밀봉을 도모할 수 있는 바, 방수를 위한 별도의 실링부재 없이도 상기 리드 연결 기판(400) 저부에 구비되는 상기 셀 조립체(200)로의 수분이나 이물질 등의 침투를 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 상기 터미널 인서트부(420)는 상기 터미널 관통부(310)를 마주하는 측에서 상기 터미널 관통부(310)의 상기 제2 내벽(316)과 맞물리도록 장착될 수 있다. 이를 위해, 상기 터미널 인서트부(420)의 상기 터미널 관통부(310)를 마주하는 측의 외경은 상기 제2 내벽(316)의 내경에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 터미널 인서트부(420)의 외주 폭은 상기 터미널(410)의 외주 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 터미널 인서트부(420)는, 만약, 상기 터미널 관통부(310)의 제1 내벽(312)을 통해 수분이나 이물질 등이 침투되더라도, 상기 제2 내벽(316)과 맞물리게 장착된 부분에서 이차적으로 수분이나 이물질 등의 침투를 추가적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 터미널 인서트부(420)는 상기 팩 커버(300)의 상기 터미널 관통부(310)와 용접을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 상기 터미널 인서트부(420)와 상기 터미널 관통부(310)의 용접은 레이저 용접일 수 있다. 이러한 레이저 용접을 통해 상기 터미널 인서트부(420)는 상기 터미널 관통부(310)에 보다 견고하게 장착될 수 있음과 아울러 수분이나 이물질 등의 침투 방지를 위한 실링 효과 또한 상승시킬 수 있다.
상기 버스 바(430)는 상기 배터리 셀의 전극 리드들을 전기적으로 연결하고, 또한, 상기 배터리 셀의 전극 리드들과 상기 터미널(410)을 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 상기 버스 바(430)는 상기 리드 연결 기판(400)에 복수 개로 구비될 수 있다.
이러한 상기 복수 개의 버스 바들 중, 상기 배터리 셀의 전극 리드들과 상기 터미널(410)을 전기적으로 연결하는 버스 바(430)는, 본 실시예에서 상기 터미널(410)이 한 쌍인 바, 이에 대응되게 한 쌍으로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서 도면부호 430으로 표시되는 버스 바는 상기 전극 리드들과 상기 터미널(410)을 연결하는 버스 바인 것으로 한정하여 설명한다.
상기 버스 바(430)는 상기 터미널 인서트부(420) 내에서 상기 터미널(410)과 연결될 수 있다. 여기서, 상기 버스 바(430)와 상기 터미널(410)의 연결은 도전성 재질의 스크류 부재(S)를 통해 이루어질 수 있다.
이상과 같은 구조를 통해, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)은 추가적인 별도의 실링부재 없이도 수분 침투 등을 방지할 수 있는 방수 기능을 효과적으로 구현할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)은 방수를 위한 별도의 실링부재를 요구하지 않는 바, 이에 따른 추가적인 비용 발생을 막을 수 있어, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 자동차(V)는 전술한 실시예에 따른 상기 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다. 여기서, 이러한 상기 배터리 팩(10)을 포함하는 상기 자동차(V)는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차일 수 있다. 아울러, 상기 배터리 팩(10)을 동력원으로 이용할 수 있다면 기타 다른 방식의 자동차에도 적용될 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10: 배터리 팩 100: 팩 케이스
200: 셀 조립체 300: 팩 커버
310: 터미널 관통부 312: 제1 내벽
316: 제2 내벽 400: 리드 연결 기판
410: 터미널 420: 터미널 인서트부
430: 버스 바

Claims (10)

  1. 외관을 형성하는 팩 케이스;
    상기 팩 케이스 내에 수용되며, 전극 리드를 구비하는 복수 개의 배터리 셀들로 이루어진 셀 조립체;
    상기 셀 조립체를 패키징할 수 있게 상기 팩 케이스를 커버하는 팩 커버; 및
    상기 셀 조립체와 상기 팩 커버 사이에 구비되고, 각각의 배터리 셀의 전극 리드들을 서로 연결하며, 상기 팩 커버 밖으로 관통되어 외부 전원과 연결되는 터미널이 인서트 사출되는 리드 연결 기판;을 포함하며,
    상기 팩 커버는,
    상기 터미널이 관통되는 터미널 관통부;를 포함하며,
    상기 리드 연결 기판은,
    상기 터미널이 인서트 사출되며, 상기 터미널 관통부와 용접되는 터미널 인서트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 관통부는,
    상기 터미널의 외측면과 접촉되는 중공 형상의 제1 내벽; 및
    상기 제1 내벽으로부터 단차지게 연장되며, 상기 터미널 인서트부와 접촉되는 제2 내벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터미널 인서트부는 상기 제2 내벽과 맞물리는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 터미널 인서트부의 외주 폭은 상기 터미널의 외주 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 관통부와 상기 터미널 인서트부의 용접은 레이저 용접인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 관통부는 상기 팩 커버의 일측 및 타측에 각각 마련되며,
    상기 터미널 인서트부는 상기 터미널 관통부에 대응되게 상기 리드 연결 기판의 일측 및 타측에 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리드 연결 기판은,
    상기 전극 리드들과 상기 터미널을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바;를 더 포함하며,
    상기 버스 바는,
    상기 터미널 인서트부 내에서 상기 터미널과 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팩 커버는 테두리를 따라 상기 팩 케이스에 레이저 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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