KR102002954B1 - 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 외관을 형성하는 팩 케이스, 팩 케이스 내에 구비되며, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리 및 배터리 모듈 어셈블리를 전기적으로 연결시키거나 또는 전기적 연결을 차단시키며, 배터리 모듈 어셈블리와 직접적으로 연결되는 플러그 버스 바를 구비하는 서비스 플러그를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차{BATTERY PACK AND VEHICLE COMPRISING THE BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리를 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 전기 자동차 등의 차량에 장착되는 배터리 팩에는 작업자 등의 점검이나 관리 시, 작업자 등의 감전 사고 등을 방지하기 위해 배터리 팩의 전기적 연결을 차단할 수 있는 서비스 플러그가 구비된다.
서비스 플러그는 안전 플러그 또는 MSD(Manual Service Disconnect) 등으로도 지칭되며, 배터리 팩 내부의 배터리 모듈 어셈블리를 전기적으로 연결시키거나 또는 배터리 모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단시키는 구성요소로서 배터리 팩에 장착된다. 작업자 등은 배터리 팩의 점검이나 관리 시, 감전 등을 방지할 수 있게 우선적으로 서비스 플러그를 조작하여 배터리 팩 내부의 전기적 연결을 차단시킨 후, 배터리 팩의 점검이나 관리 등을 수행하게 된다.
종래 배터리 팩에는 이러한 서비스 플러그와 배터리 모듈 어셈블리의 전기적 연결을 위해 팩 케이스 내에 소정 길이를 갖는 다수의 케이블과 전장 부품 등이 구비된다. 아울러, 종래 배터리 팩에는 이러한 다수의 케이블과 전장 부품 등을 고정하기 위한 별도의 고정용 부품 등이 추가적으로 팩 케이스 내에 구비된다.
그러나, 종래 배터리 팩에서는 이러한 서비스 플러그 장착을 위한 다수의 케이블, 전장 부품 및 고정용 부품 등으로 인해 배터리 팩의 조립 공정이 복잡하며, 배터리 팩의 제조 비용을 상승시켜 배터리 팩의 가격 경쟁력을 저하시키는 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 팩에서는 이들 부품 등이 장착되기 위해 팩 케이스 내에 추가적인 공간이 요구되는 바, 팩 케이스 내부의 공간 효율성이 저하되며 배터리 팩의 사이즈가 커지는 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 팩에서는 이러한 추가 공간만큼 동일 사이즈 대비 배터리 팩의 에너지 밀도가 낮아지는 바, 동일 사이즈 대비 배터리 팩의 용량 및 출력 등이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 배터리 팩에 서비스 플러그 장착 시 조립 공정 효율을 개선하고 가격 경쟁력을 확보하며 팩 케이스 내부의 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 팩에 서비스 플러그 장착 시 조립 공정 효율을 개선하고 가격 경쟁력을 확보하며 팩 케이스 내부의 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 외관을 형성하는 팩 케이스; 상기 팩 케이스 내에 구비되며, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리; 및 상기 배터리 모듈 어셈블리를 전기적으로 연결시키거나 또는 상기 배터리 모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단시키며, 상기 배터리 모듈 어셈블리와 직접적으로 연결되는 플러그 버스 바를 구비하는 서비스 플러그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 서비스 플러그는, 상기 팩 케이스 밖에 상부가 배치되며 상기 팩 케이스 내에 하부가 배치될 수 있게 상기 팩 케이스에 장착되는 플러그 본체; 및 상기 플러그 본체의 상부에 분리 가능하게 장착되며, 상기 플러그 본체와 결합 시 상기 배터리 모듈 어셈블리를 전기적으로 연결시키며, 상기 플러그 본체로부터 분리 시 상기 배터리 모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단시키는 플러그 커버;를 포함하며, 상기 플러그 버스 바는, 상기 플러그 본체의 하부에 구비되며, 상기 플러그 커버 분리 시 상기 팩 케이스 밖으로 노출될 수 있다.
상기 플러그 본체는, 상기 플러그 버스 바의 상측에 구비되며, 상기 플러그 커버 분리 시 상기 플러그 버스 바를 노출시키는 버스 바 개구부;를 포함할 수 있다.
상기 플러그 버스 바는, 상기 배터리 모듈 어셈블리와 적어도 하나의 체결부재를 통해 결합되며, 상기 적어도 하나의 체결부재는, 상기 플러그 버스 바와 상기 배터리 모듈 어셈블리의 결합 시, 상기 버스 바 개구부를 통과할 수 있다.
상기 배터리 모듈 어셈블리는, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 모듈 보드;를 포함하며, 상기 플러그 버스 바는, 상기 모듈 보드에 직접적으로 장착될 수 있다.
상기 모듈 보드는, 상기 플러그 버스 바가 안착되며, 상기 적어도 하나의 체결부재와 결합될 수 있게 상기 플러그 버스 바를 관통하는 적어도 하나의 돌출부재가 구비되는 버스 바 장착부;를 포함할 수 있다.
상기 플러그 버스 바는, 상기 플러그 본체의 하부 일측에 구비되며, 상기 버스 바 장착부에 장착되는 제1 버스 바; 및 상기 제1 버스 바와 소정 거리 이격되며, 상기 버스 바 장착부에 장착되는 제2 버스 바;를 포함할 수 있다.
상기 버스 바 장착부는, 상기 제1 버스 바가 안착되며, 상기 제1 버스 바를 관통하는 제1 돌출부재가 구비되는 제1 장착부; 및 상기 제2 버스 바가 안착되며, 상기 제2 버스 바를 관통하는 제2 돌출부재가 구비되는 제2 장착부;를 포함할 수 있다.
상기 체결부재는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 체결부재는, 상기 제1 돌출부재에 체결되는 제1 체결부재; 및 상기 제2 돌출부재에 체결되는 제2 체결부재;를 포함할 수 있다.
상기 버스 바 개구부는, 상기 제1 버스 바의 상측에 구비되며, 상기 제1 체결부재를 통과시키는 제1 개구홀; 및 상기 제2 버스 바의 상측에 구비되며, 상기 제2 체결부재를 통과시키는 제2 개구홀;을 포함할 수 있다.
상기 제1 버스 바에는, 상기 제1 돌출부재를 관통시키는 관통홀이 구비되며, 상기 제2 버스 바에는, 상기 제2 돌출부재를 관통시키는 관통홀이 구비될 수 있다.
상기 플러그 본체는, 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바 사이에 구비되며, 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바를 지지하는 버스 바 지지부;를 포함할 수 있다.
상기 플러그 본체는, 상기 버스 바 개구부를 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 플러그 버스 바와 전기적으로 연결되는 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯;을 포함할 수 있다.
상기 플러그 커버는, 상기 플러그 본체와 결합 시 상기 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯에 끼워지며, 상기 플러그 본체로부터 분리 시 상기 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯에서 빠지는 적어도 한 쌍의 커넥터 단자;를 포함할 수 있다.
상기 플러그 본체는, 상기 버스 바 개구부와 이격 배치되며, 상기 플러그 버스 바와 전기적으로 연결되는 고전압 커넥터;를 포함할 수 있다.
상기 플러그 커버는, 상기 플러그 본체와 결합 시 상기 고전압 커넥터에 끼워지는 고전압 단자;를 포함할 수 있다.
상기 서비스 플러그는, 상기 플러그 커버에 회동 가능하게 장착되며, 상기 회동에 따라 상기 고전압 단자를 상기 고전압 커넥터로부터 분리시키는 플러그 레버;를 포함할 수 있다.
상기 플러그 본체는, 상기 버스 바 개구부와 이격 배치되며, 상기 플러그 커버 분리 시 상기 배터리 모듈 어셈블리의 절연 저항을 측정하기 위한 저항 커넥터;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈 어셈블리는, 상기 팩 케이스 내에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 및 상기 모듈 보드를 관리하기 위한 비엠에스 보드;를 포함하며, 상기 플러그 본체는, 상기 비엠에스 보드와 전기적으로 연결되며, 상기 팩 케이스 내에 배치되는 비엠에스 커넥터;를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 팩에 서비스 플러그 장착 시 조립 공정 효율을 개선하고 가격 경쟁력을 확보하며 팩 케이스 내부의 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스를 제외한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 배터리 팩의 서비스 플러그의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 서비스 플러그의 플러그 본체의 저면 사시도이다.
도 5는 도 4의 플러그 본체의 평면도이다.
도 6은 도 3의 서비스 플러그의 플러그 커버의 저면 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 배터리 팩의 서비스 플러그 장착을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 도 1의 배터리 팩의 서비스 플러그의 동작을 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 2는 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스를 제외한 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 배터리 팩의 서비스 플러그의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 서비스 플러그의 플러그 본체의 저면 사시도이며, 도 5는 도 4의 플러그 본체의 평면도이며, 도 6은 도 3의 서비스 플러그의 플러그 커버의 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 자동차의 연료원으로써, 자동차에 구비될 수 있다. 예로써, 상기 배터리 팩(1)은 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 기타 배터리 팩(1)을 연료원으로써 이용할 수 있는 기타 다른 방식의 다양한 자동차에 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 팩(1)은 상기 자동차 이외에도 이차 전지로서의 배터리 셀을 이용하는 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등 기타 다른 장치나 기구 및 설비 등에 구비되는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
이러한 상기 배터리 팩(1)은, 팩 케이스(10), 배터리 모듈 어셈블리(20) 및 서비스 플러그(80)를 포함할 수 있다.
상기 팩 케이스(10)는 상기 배터리 팩(1)의 외관을 형성하며, 상기 배터리 팩(1)의 각종 부품 등을 수용할 수 있다. 이러한 상기 팩 케이스(10)는 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 플러그 인 하이브리드 자동차 등의 자동차 또는 전력저장장치 등의 설비 등에 장착될 수 있다.
상기 배터리 모듈 어셈블리(20)는 상기 팩 케이스(10) 내에 구비되며, 배터리 모듈(30, 40), 모듈 보드(50) 및 비엠에스 보드(70)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(30, 40)은 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 이하, 본 실시예에서는 복수 개로 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 복수 개의 배터리 모듈(30, 40)은 각각 복수 개의 배터리 셀들(35, 45)의 적층체로 이루어질 수 있다. 상기 복수 개의 배터리 셀들(35, 45)은 파우치형 이차 전지로 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 모듈 보드(50)는 상기 복수 개의 배터리 모듈(30, 40)을 전기적으로 연결하며, 상기 복수 개의 배터리 모듈(30, 40)의 상측에 장착될 수 있다. 이러한 상기 모듈 보드(50)는, 버스 바 장착부(51, 56)를 포함할 수 있다.
상기 버스 바 장착부(51, 56)는 후술하는 플러그 버스 바(500)를 안착시키며, 후술하는 적어도 하나의 체결부재들(S1, S2) 과 결합될 수 있게 후술하는 플러그 버스 바(500)를 관통하는 적어도 하나의 돌출부재(53, 58)를 구비할 수 있다.
이러한 상기 버스 바 장착부(51, 56)는, 제1 장착부(51) 및 제2 장착부(56)를 포함할 수 있다.
상기 제1 장착부(51)는 상기 모듈 보드(50)의 일측에 구비되며, 후술하는 제1 버스 바(510)를 안착시킬 수 있다. 이러한 상기 제1 장착부(51)에는 후술하는 제1 버스 바(510)를 관통하는 제1 돌출부재(53)가 구비될 수 있다.
상기 제2 장착부(56)는 상기 모듈 보드(50)의 일측에서 상기 제1 장착부(51)와 이격 배치되며, 후술하는 제2 버스 바(520)를 안착시킬 수 있다. 이러한 상기 제2 장착부(56)에는 후술하는 제2 버스 바(510)를 관통하는 제2 돌출부재(58)가 구비될 수 있다.
상기 비엠에스 보드(70)는 상기 배터리 모듈들(30, 40), 상기 모듈 보드(50) 및 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 각종 전장부품 등을 관리하기 위한 것으로서, 상기 팩 케이스(10) 내에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 비엠에스 보드(70)는 상기 팩 케이스(10) 내에서 상기 모듈 보드(50)의 일측에 배치될 수 있다.
상기 서비스 플러그(80)는 사용자 수동 조작에 따라 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)를 전기적으로 연결시키거나 또는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결을 차단시킬 수 있게 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)와 분리 가능하게 연결될 수 있다.
이러한 상기 서비스 플러그(80)는, 플러그 본체(100), 플러그 커버(200), 플러그 레버(300) 및 플러그 버스 바(500)를 포함할 수 있다.
상기 플러그 본체(100)는 상기 팩 케이스(10)에 장착될 수 있다. 이때, 상기 플러그 본체(100)의 상부는 상기 팩 케이스(10) 밖에 배치되며, 상기 플러그 본체(100)의 하부는 상기 팩 케이스(10) 내에 배치될 수 있다.
이러한 상기 플러그 본체(100)는, 본체 체결홀(110), 버스 바 개구부(120), 버스 바 지지부(130), 커넥터 슬롯(140), 고전압 커넥터(150), 저항 커넥터(160) 및 비엠에스 커넥터(170)를 포함할 수 있다.
상기 본체 체결홀(110)은 상기 플러그 본체(100)와 상기 팩 케이스(10)의 결합을 위한 것으로서, 복수 개로 마련되어 상기 플러그 본체(100)의 네 테두리에 각각 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 본체 체결홀(110)에는, 각각, 상기 팩 케이스(10)에 체결되는 스크류부재(B)가 관통 체결될 수 있다.
상기 버스 바 개구부(120)는 후술하는 플러그 버스 바(500)의 상측에 구비되며, 후술하는 플러그 커버(200) 분리 시 상기 플러그 버스 바(500)를 상기 팩 케이스(10) 밖으로 노출시킬 수 있다. 이러한 상기 버스 바 개구부(120)에는 후술하는 플러그 버스 바(500)와 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 결합 시, 후술하는 적어도 하나의 체결부재(S1, S2)가 통과될 수 있다.
상기 버스 바 개구부(120)는, 제1 개구홀(122) 및 제2 개구홀(126)을 포함할 수 있다.
상기 제1 개구홀(122)은 후술하는 제1 버스 바(510)의 상측에 구비되며, 후술하는 제1 체결부재(S1)를 통과시킬 수 있다. 상기 제2 개구홀(126)은 후술하는 제2 버스 바(520)의 상측에 구비되며, 후술하는 제2 체결부재(S2)를 통과시킬 수 있다.
상기 버스 바 지지부(130)는 후술하는 제1 버스 바(510) 및 상기 제2 버스 바(520) 사이에 구비되며, 상기 제1 버스 바(510) 및 상기 제2 버스 바(520)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 버스 바(510) 및 상기 제2 버스 바(520)는 상기 버스 바 지지부(130)를 통해 상기 플러그 본체(100) 내에서 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 커넥터 슬롯(140)은 상기 버스 바 개구부(120)를 사이에 두고 대향 배치되며, 후술하는 플러그 버스 바(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 커넥터 슬롯(140)은 적어도 한 쌍으로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 두 쌍의 커넥터 슬롯(140)이 각각 제1 개구홀(122) 및 제2 개구홀(126)을 사이에 두고 대향 배치된 것으로 한정하여 설명한다.
상기 고전압 커넥터(150)는 버스 바 개구부(120)와 이격 배치되며, 상기 플러그 본체(100)의 일측에서 상기 커넥터 슬롯들(140) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 상기 고전압 커넥터(150)는 상기 커넥터 슬롯(140)과 같이 상기 플러그 버스 바(500)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 저항 커넥터(160)는 버스 바 개구바(120)와 이격 배치되며, 상기 버스 바 개구부(120)를 사이에 두고 상기 고전압 커넥터(150)와 대향 배치될 수 있다. 이러한 상기 저항 커넥터(160)에는 상기 플러그 커버(200) 분리 시 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 절연 저항을 측정하기 위한 저항 측정유닛과 연결될 수 있다.
상기 비엠에스 커넥터(170)는 상기 플러그 본체(100)의 일측면에 구비되며, 상기 비엠에스 보드(70)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 비엠에스 커넥터(170)는 상기 플러그 본체(100) 장착 시 상기 팩 케이스(10) 내에 배치될 수 있다.
상기 플러그 커버(200)는 상기 플러그 본체(100)의 상부에 분리 가능하게 장착되며, 상기 플러그 본체(100)와 결합 시 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)을 전기적으로 연결시키며, 상기 플러그 본체(100)로부터 분리 시 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결을 차단시킬 수 있다.
이러한 상기 플러그 커버(200)는, 커넥터 단자(210) 및 고전압 단자(220)를 포함할 수 있다.
상기 커넥터 단자(210)는 상기 플러그 커버(200)의 저부에 구비되며, 상기 플러그 본체(100)와 결합 시 상기 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯(140), 구체적으로, 상기 두 쌍의 커넥터 슬롯(140)에 끼워지며, 상기 플러그 본체(100)로부터 분리 시 상기 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯(140), 구체적으로, 상기 두 쌍의 커넥터 슬롯(140)으로부터 빠질 수 있다.
이러한 상기 커넥터 단자(210)는 상기 커넥터 슬롯(140)의 개수에 대응되게 구비될 수 있고, 본 실시예에서는 두 쌍의 커넥터 슬롯(140)에 대응되게 두 쌍의 커넥터 단자(210)가 구비될 수 있다.
상기 고전압 단자(220)는 상기 플러그 커버(200)의 저부에 구비되며, 상기 플러그 본체(100)와 결합 시 상기 고전압 커넥터(150)에 끼워지며, 상기 플러그 본체(100)의 분리 시 또는 후술하는 플러그 레버(300)의 회동 시 상기 고전압 커넥터(150)로부터 분리될 수 있다.
상기 플러그 레버(300)는 상기 플러그 커버(200)에 회동 가능하게 장착되며, 상기 회동에 따라 상기 고전압 단자(220)를 상기 고전압 커넥터(150)로부터 분리시킬 수 있다.
상기 플러그 버스 바(500)는 상기 서비스 플러그(80)와 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결을 위한 것으로서, 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)와 직접적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 플러그 버스 바(500)는 상기 플러그 본체(100)의 하부에 구비될 수 있고, 상기 플러그 커버(200) 분리 시 상기 팩 케이스(10) 밖으로 노출될 수 있다.
상기 플러그 버스 바(500)는 별도의 케이블 등의 전선 등의 이용 없이 적어도 하나의 체결부재(S1, S2)를 통해 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)와 직접적으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 플러그 버스 바(500)는 상기 적어도 하나의 체결부재(S1, S2)를 통해 상기 모듈 보드(50)에 직접적으로 장착될 수 있다.
이러한 상기 플러그 버스 바(500)는, 제1 버스 바(510) 및 제2 버스 바(520)를 포함할 수 있다.
상기 제1 버스 바(510)는 상기 플러그 본체(100)의 하부 일측에 구비되며, 상기 버스 바 장착부(51, 56)에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 버스 바(510)는 제1 체결부재(S1)를 통해 상기 제1 장착부(51)에 장착될 수 있다.
이러한 상기 제1 버스 바(510)에는 상기 제1 장착부(51)의 상기 제1 돌출부재(53)를 관통시키는 관통홀(515)이 구비될 수 있다. 상기 제1 돌출부재(53)는 상기 관통홀(515)을 관통한 후 상기 제1 체결부재(S1)와 스크류 체결될 수 있다. 이러한 상기 제1 돌출부재(53)와 상기 제1 체결부재(S1)의 결합을 통해 상기 제1 버스 바(510)는 상기 제1 장착부(51)에 장착될 수 있다.
상기 제2 버스 바(520)는 상기 제1 버스 바(510)와 소정 거리 이격되게 상기 플러그 본체(100)의 하부 일측에 구비되며, 상기 버스 바 장착부(51, 56)에 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 버스 바(520)는 제2 체결부재(S2)를 통해 상기 제2 장착부(56)에 장착될 수 있다.
이러한 상기 제2 버스 바(520)에는 상기 제2 장착부(56)의 상기 제2 돌출부재(58)를 관통시키는 관통홀(525)이 구비될 수 있다. 상기 제2 돌출부재(58)는 상기 관통홀(525)을 관통한 후 상기 제2 체결부재(S2)와 스크류 체결될 수 있다. 이러한 상기 제2 돌출부재(58)와 상기 제2 체결부재(S2)의 결합을 통해 상기 제2 버스 바(520)는 상기 제2 장착부(56)에 장착될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 배터리 팩(1)의 상기 서비스 플러그(80) 장착에 대해 자세히 살펴보겠다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 배터리 팩의 서비스 플러그 장착을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 서비스 플러그(80) 장착 시, 상기 플러그 본체(100)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 상기 모듈 보드(50)에 직접적으로 장착될 수 있다. 이때, 상기 플러그 본체(100)의 하측에 구비되는 상기 플러그 버스 바(500)는 상기 버스 바 장착부(51, 56, 도 2 참조)와 전기적으로 연결될 수 있게 결합될 수 있다. 그리고, 상기 플러그 본체(100)의 일측면에 구비되는 상기 비엠에스 커넥터(170)는 상기 비엠에스 보드(70)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 플러그 버스 바(500)의 장착을 좀더 자세히 살펴 보면, 상기 플러그 버스 바(500)의 상기 제1 버스 바(510)에는 상기 제1 돌출부재(53)가 관통될 수 있고, 상기 플러그 버스 바(500)의 상기 제2 버스 바(520)에는 상기 제2 돌출부재(58)가 관통될 수 있다.
이후, 작업자 등은 상기 제1 버스 바(510)의 상측으로 돌출되는 상기 제1 돌출부재(53)를 상기 제1 체결부재(S1)와 스크류 결합시켜 상기 제1 버스 바(510)와 상기 제1 장착부(51, 도 2 참조)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 그리고, 작업자 등은 상기 제2 버스 바(520)의 상측으로 돌출되는 상기 제2 돌출부재(58)를 상기 제2 체결부재(S2)와 스크류 결합시켜 상기 제2 버스 바(520)와 상기 제2 장착부(56, 도 2 참조)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
이때, 작업자 등은 이러한 스크류 결합을 위한 상기 제1 체결부재(S1) 및 상기 제2 체결부재(S2)를, 각각, 상기 버스 바 개구부(120)의 상기 제1 개구홀(122) 및 상기 제2 개구홀(126)로 통과시킨 후 상기 제1 돌출부재(53) 및 상기 제2 돌출부재(58)에 스크류 결합시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 이후, 작업자 등은 상기 플러그 본체(100)와 상기 팩 케이스(10)를 결합시킬 수 있다. 구체적으로, 작업자 등은 복수 개의 스크류부재들(B)을 각각 본체 체결홀(110)에 관통 체결시킨 후 상기 팩 케이스(10)에 결합시켜 상기 플러그 본체(100)를 상기 팩 케이스(10)에 결합시킬 수 있다.
한편, 앞선 상기 제1 체결부재(S1) 및 상기 제2 체결부재(S2)와 상기 제1 돌출부재(53) 및 상기 제2 돌출부재(58)의 결합은 상기 플러그 본체(100)를 상기 팩 케이스(10)에 결합시킨 이후에 이루어지는 것도 가능할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 플러그 버스 바(500) 장착을 위한 상기 제1 체결부재(S1) 및 상기 제2 체결부재(S2)를 상기 팩 케이스(10) 밖으로 노출되는 상기 버스 바 개구부(120)의 상기 제1 개구홀(122) 및 상기 제2 개구홀(126)을 통과시킨 후 상기 제1 돌출부재(53) 및 상기 제2 돌출부재(58)와 결합시키게 되는 바, 상기 팩 케이스(10) 밖에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)로 상기 플러그 버스 바(500)를 장착시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)에서는 상기 플러그 버스 바(500) 장착을 위한 조립 공정이 상기 배터리 팩(1)의 내부, 구체적으로, 상기 팩 케이스(10)의 내부에서 이루어지는 것이 아닌 상기 배터리 팩(1)의 상측, 구체적으로, 상기 팩 케이스(10)의 상측에서 이루어질 수 있는 바, 상기 플러그 버스 바(500)의 조립 공정 효율이 현저히 향상될 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)에서는 상기 플러그 버스 바(500)의 조립을 위한 상기 제1 체결부재(S1) 및 상기 제2 체결부재(S2)의 스크류 결합이 상기 팩 케이스(10)와 상기 플러그 본체(100)의 결합 이전 또는 결합 이후 어느 때나 수행할 수 있기에, 보다 간편하고 효율적인 조립 공정이 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 이후, 작업자 등은 상기 플러그 커버(200)를 상기 플러그 본체(100)에 장착시킬 수 있다. 이때, 상기 플러그 커버(200)의 상기 커넥터 단자들(210) 및 상기 고전압 단자(220)은, 각각, 상기 플러그 본체(100)의 상기 커넥터 슬롯들(140) 및 상기 고전압 커넥터(150)에 끼워져 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상기 플러그 커버(200)의 상기 플러그 본체(100)로의 장착에 따라, 상기 서비스 플러그(80)는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 도 1의 배터리 팩의 서비스 플러그의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 배터리 팩(1)의 점검이나 관리 시, 작업자 등은 감전이나 기타 전기 에너지 등으로 인한 사고를 방지하기 위해, 선행적으로 상기 배터리 팩(1)의 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결을 먼저 차단할 수 있다.
이를 위해, 작업자 등은 상기 서비스 플러그(80)의 상기 플러그 커버(200)를 상기 플러그 본체(100)로부터 분리시킬 수 있다. 이때, 작업자 등은 먼저 상기 플러그 레버(300)를 상측으로 회동시킬 수 있다. 상기 플러그 레버(300)가 상측으로 회동되면, 상기 고전압 단자(220)는 상기 플러그 레버(300)의 회동에 따라 상기 플러그 본체(100)의 상기 고전압 커넥터(150)로부터 분리되어 언 플러그될 수 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 고전압 연결이 우선적으로 해제될 수 있다. 이는 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결을 차단시킬 때 발생될 수 있는 아크 등을 감소시키거나 또는 제거하기 위함이다.
이후, 작업자 등은 상기 플러그 커버(200)를 상기 플러그 본체(100)로부터 완전히 분리시킬 수 있다. 이때, 작업자 등은 상기 플러그 레버(300)를 들어올려 상기 플러그 커버(200)를 보다 손쉽게 상기 플러그 본체(100)로부터 완전히 분리시킬 수 있다.
상기 플러그 커버(200)가 상기 플러그 본체(100)로부터 분리되면, 상기 상기 플러그 커버(200)의 상기 커넥터 단자들(210) 또한 상기 플러그 본체(100)의 상기 커넥터 슬롯들(140)로부터 분리되어 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결이 완전히 차단될 수 있다.
이후, 작업자 등은 상기 배터리 팩(1)의 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 전기적 연결이 끊어진 상태에서, 감전 등의 사고 위험 없이 상기 배터리 팩(1)의 점검이나 관리를 수행할 수 있다. 예로써, 작업자 등은 상기 저항 커넥터(160)에 상기 저항 측정유닛을 연결하여 상기 배터리 팩(1)의 절연 저항을 측정하거나 또는 상기 배터리 팩(1)의 전반적인 상태 등을 점검할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)은, 상기 팩 케이스(10)에 상기 서비스 플러그(80) 장착 시, 별도의 케이블 등의 전선이나 부품 등의 사용 없이 상기 서비스 플러그(80)에 구비되는 상기 플러그 버스 바(500)를 통해 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)에 직접적으로 연결될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)은 상기 배터리 팩(1)에 상기 서비스 플러그(80) 장착 시 조립 공정 효율을 현저히 개선할 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)은 상기 서비스 플러그(80) 장착을 위한 별도의 케이블 등의 추가 부품을 요구하지 않는 바, 이들 부품에 따른 추가적인 제조 비용 증가를 방지할 수 있어, 상기 배터리 팩(1)의 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)은 상기 팩 케이스(10) 내에 상기 추가 부품 등의 장착에 따른 추가 공간을 요구하지 않는 바, 상기 팩 케이스(10) 내부의 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)에서는 상기 팩 케이스(10) 내에서 상기 배터리 모듈 어셈블리(20)의 상기 배터리 셀들(35, 45)의 수용 공간을 최대한 확보할 수 있어, 동일 사이즈 대비 상기 배터리 팩(1)의 에너지 밀도를 현저히 높일 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 팩(1)에서는 동일 사이즈 대비 상기 배터리 팩(1)의 용량 및 출력 등을 현저히 증대시킬 수 있다.
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.
1: 배터리 팩 10: 팩 케이스
20: 배터리 모듈 어셈블리 30: 배터리 모듈
35: 배터리 셀 40: 배터리 모듈
45: 배터리 셀 50: 모듈 모드
51: 제1 장착부 53: 제1 돌출부재
56: 제2 장착부 58: 제2 돌출부재
70: 비엠에스 보드 80: 서비스 플러그
100: 플러그 본체 110: 본체 체결홀
120: 버스 바 개구부 122: 제1 개구홀
126: 제2 개구홀 130: 버스 바 지지부
140: 커넥터 슬롯 150: 고전압 커넥터
160: 저항 커넥터 170: 비엠에스 커넥터
200: 플러그 커버 210: 커넥터 단자
220: 고전압 단자 300: 플러그 레버
500: 플러그 버스 바 510: 제1 버스 바
515: 관통홀 520: 제2 버스 바
525: 관통홀

Claims (20)

  1. 외관을 형성하는 팩 케이스;
    상기 팩 케이스 내에 구비되며, 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 모듈 어셈블리; 및
    상기 배터리 모듈 어셈블리를 전기적으로 연결시키거나 또는 상기 배터리 모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단시키며, 상기 배터리 모듈 어셈블리와 직접적으로 연결되는 플러그 버스 바를 구비하는 서비스 플러그;를 포함하며,
    상기 서비스 플러그는,
    상기 팩 케이스 밖에 상부가 배치되며 상기 팩 케이스 내에 하부가 배치될 수 있게 상기 팩 케이스에 장착되는 플러그 본체; 및
    상기 플러그 본체의 상부에 분리 가능하게 장착되며, 상기 플러그 본체와 결합 시 상기 배터리 모듈 어셈블리를 전기적으로 연결시키며, 상기 플러그 본체로부터 분리 시 상기 배터리 모듈 어셈블리의 전기적 연결을 차단시키는 플러그 커버;를 포함하며,
    상기 플러그 버스 바는,
    상기 플러그 본체의 하부에 구비되며, 상기 플러그 커버 분리 시 상기 팩 케이스 밖으로 노출되며,
    상기 플러그 본체는,
    상기 플러그 버스 바의 상측에 구비되며, 상기 플러그 커버 분리 시 상기 플러그 버스 바를 노출시키는 버스 바 개구부;를 포함하며,
    상기 플러그 버스 바는,
    상기 배터리 모듈 어셈블리와 적어도 하나의 체결부재를 통해 결합되며,
    상기 적어도 하나의 체결부재는,
    상기 플러그 버스 바와 상기 배터리 모듈 어셈블리의 결합 시, 상기 팩 케이스 밖에서 상기 버스 바 개구부를 통과하여 상기 배터리 모듈 어셈블리로 상기 플러그 버스 바를 장착시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 어셈블리는,
    상기 적어도 하나의 배터리 모듈을 전기적으로 연결하는 모듈 보드;를 포함하며,
    상기 플러그 버스 바는,
    상기 모듈 보드에 직접적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모듈 보드는,
    상기 플러그 버스 바가 안착되며, 상기 적어도 하나의 체결부재와 결합될 수 있게 상기 플러그 버스 바를 관통하는 적어도 하나의 돌출부재가 구비되는 버스 바 장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플러그 버스 바는,
    상기 플러그 본체의 하부 일측에 구비되며, 상기 버스 바 장착부에 장착되는 제1 버스 바; 및
    상기 제1 버스 바와 소정 거리 이격되며, 상기 버스 바 장착부에 장착되는 제2 버스 바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버스 바 장착부는,
    상기 제1 버스 바가 안착되며, 상기 제1 버스 바를 관통하는 제1 돌출부재가 구비되는 제1 장착부; 및
    상기 제2 버스 바가 안착되며, 상기 제2 버스 바를 관통하는 제2 돌출부재가 구비되는 제2 장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 체결부재는, 한 쌍으로 구비되며,
    상기 한 쌍의 체결부재는,
    상기 제1 돌출부재에 체결되는 제1 체결부재; 및
    상기 제2 돌출부재에 체결되는 제2 체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 버스 바 개구부는,
    상기 제1 버스 바의 상측에 구비되며, 상기 제1 체결부재를 통과시키는 제1 개구홀; 및
    상기 제2 버스 바의 상측에 구비되며, 상기 제2 체결부재를 통과시키는 제2 개구홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 버스 바에는,
    상기 제1 돌출부재를 관통시키는 관통홀이 구비되며,
    상기 제2 버스 바에는,
    상기 제2 돌출부재를 관통시키는 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 플러그 본체는,
    상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바 사이에 구비되며, 상기 제1 버스 바 및 상기 제2 버스 바를 지지하는 버스 바 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 본체는,
    상기 버스 바 개구부를 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 플러그 버스 바와 전기적으로 연결되는 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 플러그 커버는,
    상기 플러그 본체와 결합 시 상기 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯에 끼워지며, 상기 플러그 본체로부터 분리 시 상기 적어도 한 쌍의 커넥터 슬롯에서 빠지는 적어도 한 쌍의 커넥터 단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 본체는,
    상기 버스 바 개구부와 이격 배치되며, 상기 플러그 버스 바와 전기적으로 연결되는 고전압 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 플러그 커버는,
    상기 플러그 본체와 결합 시 상기 고전압 커넥터에 끼워지는 고전압 단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 서비스 플러그는,
    상기 플러그 커버에 회동 가능하게 장착되며, 상기 회동에 따라 상기 고전압 단자를 상기 고전압 커넥터로부터 분리시키는 플러그 레버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 본체는,
    상기 버스 바 개구부와 이격 배치되며, 상기 플러그 커버 분리 시 상기 배터리 모듈 어셈블리의 절연 저항을 측정하기 위한 저항 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 어셈블리는,
    상기 팩 케이스 내에 구비되며, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 및 상기 모듈 보드를 관리하기 위한 비엠에스 보드;를 포함하며,
    상기 플러그 본체는,
    상기 비엠에스 보드와 전기적으로 연결되며, 상기 팩 케이스 내에 배치되는 비엠에스 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제1항에 따른 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 자동차.
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