KR102084152B1 - 팩 커버의 스프링 백 저지를 위한 트레이 스토퍼를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

팩 커버의 스프링 백 저지를 위한 트레이 스토퍼를 구비한 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 모듈, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 전기적으로 연결된 전장품들, 상면에 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 전장품들을 지지하는 트레이 및 상기 트레이의 테두리와 대면하게 되는 테두리를 구비하고 상기 트레이와 결합하여 상기 배터리 모듈 및 전장품들을 커버하는 팩 커버를 포함하며, 상기 트레이는, 상기 트레이의 테두리에서 상부 방향으로 벤딩된 형태로 마련되어, 상기 팩 커버의 테두리를 외측에서 내측 방향으로 지지하는 트레이 스토퍼를 구비할 수 있다.

Description

팩 커버의 스프링 백 저지를 위한 트레이 스토퍼를 구비한 배터리 팩{Battery Pack having tray stopper for preventing spring back of Pack cover}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 배터리 팩 케이싱을 구성하는 트레이와 팩 커버의 조립시 이들 간의 조립을 가이드하는 기능을 하는 트레이 스토퍼를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치 뿐만 아니라, 내연 기관 및/또는 전기 모터를 이용해서 구동력을 확보하려는 전기 자동차에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 상기 전기 자동차에는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 및 내연 기관 없이 전기 모터와 배터리로만 구동되는 순수 전기 자동차등이 포함된다.
전기 자동차의 경우, 많은 수의 이차 전지가 용량 및 출력을 높이기 위해 전기적으로 연결된다. 특히, 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차 전지가 많이 이용된다.
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.
종래의 배터리 팩은, 일반적으로 적어도 하나의 배터리 모듈, 배터리 모듈의 운용에 필요한 전장품 및 이들을 외부 충격으로부터 보호하기 위한 팩 케이싱으로 구성될 수 있는데, 상기 각각의 구성품들은 고객사의 차량 구조 및 조건에 따라 다양하게 맞춤 설계될 수 있다. 예컨대, 중대형 배터리 팩에 있어서, 팩 케이싱은 판상체 형태로 비교적 넓은 면적을 갖는 트레이와, 테두리 부분이 트레이의 테두리와 결합하여 내부에 배터리 모듈 수납 공간을 형성하는 팩 커버로 구성될 수 있다.
한편, 중대형 배터리 팩의 경우, 많은 수의 배터리 모듈들이 탑재되기 때문에 그 만큼 트레이의 크기가 커져야 하고, 트레이 위에 배치되어 있는 배터리 모듈들을 커버하기 위해서는 팩 커버의 크기도 커져야 한다. 일예로 상기 트레이는 길이 방향이 폭 방향에 비해 더 긴 직사각 형태이고, 팩 커버는 이러한 트레이를 덮는 직사각 돔 형태로 제작될 수 있다. 그리고 트레이의 테두리와 팩 커버의 테두리를 맞대고 겹쳐진 테두리 부위를 볼트 체결하여 이들 상호 간을 결합시킬 수 있다.
그런데 상기 팩 커버는 두께가 비교적 얇은 금속 판재를 딥-드로잉 방식으로 성형하여 제작될 수 있는데, 이러한 경우 변형 상태에서 본래의 상태로 되돌아오려는 성질, 즉 팩 커버의 양쪽 측면 부위가 벌어지는 스프링 백 현상이 있다. 이러한 팩 커버의 성형 특성 때문에 팩 커버와 트레이의 테두리 부위를 정확하게 일치시키는 공정이 쉽지 않다.
예컨대 팩 커버와 트레이의 테두리에는 다수의 조립용 홀들이 존재한다. 팩 커버와 트레이의 조립을 위해서는 상기 팩 커버와 트레이의 조립용 홀들을 서로 일치시킨 다음 각각의 조립용 홀들에 볼트를 끼워 넣고 체결하여야 한다. 그런데 트레이에 팩 커버를 안착시키는 단계에서부터 팩 커버의 스프링 백 현상 때문에 팩 커버의 양쪽 측면 테두리 부위가 트레이의 양쪽 측면 테두리 밖으로 밀려나간다. 이를 보상하기 위해 종래에는 상기 조립용 홀들에 툴(tool)을 집어 넣고 팩 커버의 양쪽 측면 테두리를 트레이 안쪽 방향으로 당겨서 그 위치를 보정을 해주고 있다.
이와 같은 추가적인 팩 커버의 위치 보정 작업 때문에 조립 공정상 택트 타임이 길어지는 문제점이 있다. 더욱이 위치 보정 작업이 원활하게 이루어지지 않으면 팩 커버와 트레이의 조립용 홀들 뿐만 아니라 차량 조립용 홀들도 위치가 틀어져 가려지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 팩 케이싱을 구성하는 트레이와 팩 커버의 조립시 팩 커버의 벌어짐을 저지하여 조립용 홀들이 정확한 위치에 맞추어져 조립될 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 배터리 모듈, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 전기적으로 연결된 전장품들; 상면에 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 전장품들을 지지하는 트레이; 및 상기 트레이의 테두리와 대면하게 되는 테두리를 구비하고 상기 트레이와 결합하여 상기 배터리 모듈 및 전장품들을 커버하는 팩 커버를 포함하며, 상기 트레이는, 상기 트레이의 테두리에서 상부 방향으로 벤딩된 형태로 마련되어, 상기 팩 커버의 테두리를 외측에서 내측 방향으로 지지하는 트레이 스토퍼를 구비하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
상기 트레이는, 길이 방향이 폭 방향에 비해 더 길게 연장 형성되는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트에 대해 기립 배치되어 벽체를 형성하는 적어도 하나의 외벽 플레이트를 포함하며, 상기 트레이 스토퍼는, 상기 트레이의 길이 방향에 따른 상기 베이스 플레이트의 양쪽 테두리에 각각 적어도 하나씩 마련될 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 폭은 상기 배터리 모듈 하나의 폭에 대응하며, 상기 배터리 모듈들은 일렬로 상기 베이스 플레이트의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 외벽 플레이트는 상기 베이스 플레이트의 전단부와 후단부에 각각 마련되는 전방 외벽 플레이트와 후방 외벽 플레이트를 포함하며, 상기 팩 커버는 상기 베이스 플레이트에 상응하는 길이와 폭을 가지며, 양방향으로 구부러져 중심부가 볼록한 형태로 마련된 커버 본체를 포함할 수 있다.
상기 커버 본체의 상단은 상기 트레이의 길이 방향을 따라 단차를 구비할 수 있다.
상기 트레이 스토퍼는, 상기 팩 커버의 테두리의 일부분을 외측 방향에서 내측 방향으로 감싸도록 벤딩된 형태일 수 있다.
상기 트레이 스토퍼는, 상단면이 하방 돌출 형성되어 상기 팩 커버의 엔드 라인의 상면을 압박하는 돌기부를 더 구비할 수 있다.
상기 트레이의 테두리와 상기 팩 커버의 테두리에는 상호 간 일대일 대응하는 조립용 홀들이 형성될 수 있다.
상기 트레이의 테두리와 상기 팩 커버의 테두리 사이에 배치되는 실링 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 실링 가스켓은 상기 조립용 홀들에 대응하는 관통홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 배터리 팩을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 트레이와 팩 커버의 조립시 팩 커버의 벌어짐을 저지시킬 수 있어 조립용 홀들이 정확한 위치에 맞추어질 수 있음으로 기존 대비 조립 공정성이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 공간 제약이 따른 자동차에 설치하기에 적합한 슬림한 타입의 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 팩 커버와 트레이의 조립 전, 후를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이의 사시도이다.
도 5는 도 4의 V 영역 확대도이다.
도 6은 도 3의 상면도이다.
도 7은 도 6의 A-A에 따른 단면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ 영역 확대도이다.
도 9는 도 8에 도시된 트레이 스토퍼의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 트레이 스토퍼의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 분해 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 팩 커버와 트레이의 조립 전, 후를 나타낸 사시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은, 적어도 하나의 배터리 모듈(100), 배터리 모듈(100)의 운용에 필요한 전장품(200)들과, 이들을 패키징하기 위한 트레이(300)와 팩 커버(400)를 포함할 수 있다.
먼저, 배터리 모듈(100)과 전장품(200)에 대해 간략하게 설명한다. 배터리 모듈(100)은 다수의 이차 전지의 집합체일 수 있다. 여기서 다수의 이차 전지는 파우치형 이차 전지일 수 있다. 이 경우, 파우치형 이차 전지는, 일 방향, 이를테면 상하 또는 좌우 방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 배터리 모듈(100)은 파우치형 이차 전지의 적층을 위해 적층용 프레임을 더 포함할 수 있다. 적층용 프레임은 이차 전지를 적층하는데 이용되는 구성요소로, 이차 전지를 홀딩하여 그 유동을 방지하고, 상호 적층 가능하도록 구성되어 이차 전지의 조립을 가이드하는 구성품이다. 이러한 적층용 프레임은, 카트리지 등 다른 다양한 용어로 대체될 수 있으며, 중앙 부분이 비어 있는 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 적층용 프레임의 네 모서리는 파우치형 이차 전지의 외주부에 각각 위치할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 모듈(100)들은 버스바 등으로 상호 간 전기적으로 연결되며 트레이(300)의 상면에 그 길이방향(X축 방향)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 배터리 팩(10)의 용량 및 출력은 배터리 모듈(100)들 직렬 및/또는 병렬 연결에 의해 얼마든지 설계 변경될 수 있다.
배터리 모듈(100) 적층체를 중심으로 좌,우측 및 상부에는 릴레이 어셈블리, BMS 어셈블리, MSD 어셈블리등과 같은 전장품(200)들이 배치될 수 있다.
릴레이 어셈블리는, 전류가 흐르는 충방전 경로를 선택적으로 개폐하는 스위칭 부품일 수 있다. 배터리 팩(10)에 이상 상황 발생 시 충방전 전류의 흐름을 차단할 수 있다. BMS 어셈블리는, 배터리 모듈(100)들의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치를 의미하며, 배터리 팩(10)에 통상적으로 포함되는 구성요소라 할 수 있다. 그리고 MSD(Manual Service Disconnector) 어셈블리는, 고전압 배터리의 전원을 물리적인 방법에 의하여 선택적으로 차단하기 위한 시스템이다. 예컨대, 본 실시예에서는 팩 커버(400)의 상단에 MSD 어셈블리가 마련되어 있는데, 필요 시 서비스 플러그를 분리하면, 전원이 차단될 수 있다.
배터리 팩(10)은 배터리 모듈(100) 조립체와 그 운용에 필요한 전장품(200)들을 비롯해 배터리 모듈(100)의 온도를 적정하게 관리하기 위한 냉각 장치, 예컨대 방열판, 쿨링 튜브, 냉각수 덕트 등의 기타 구성품을 더 포함할 수도 있다.
상기 배터리 모듈(100) 조립체와 기타 전장품(200)들은 상호 간 또는 트레이(300)의 상면 및 외벽 플레이트(320,330)에 볼트 또는 후크 등으로 고정 결합될 수 있으며, 팩 커버(400)에 의해 덮어 씌어져 패키징될 수 있다.
트레이(300)와 팩 커버(400)는 상기 배터리 모듈(100) 조립체와 기타 전장품(200)들에 대한 기계적 지지력을 제공하며 외부의 충격 등으로부터 이들을 보호하는 구성품이다. 이러한 트레이(300)와 팩 커버(400)는 강성이 확보될 수 있도록 스틸 등의 금속 재질로 제작될 수 있다.
상기 트레이(300)는, 대략 평평하고 넓은 면을 제공하는 베이스 플레이트(310)와, 베이스 플레이트(310)에 대해 수직 배치되어 있는 외벽 플레이트(320,330)로 구성될 수 있다. 그리고 베이스 플레이트(310)에는 상부 방향으로 벤딩된 형태로 마련되는 트레이 스토퍼(350)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 팩 커버(400)는 배터리 모듈(100) 조립체와 기타 전장품(200)들을 덮을 수 있는 깊이를 갖는 커버 본체(410)와 커버 본체(410)의 외곽 둘레를 형성하는 팩 커버의 테두리(420)로 구성될 수 있다.
이러한 구성으로, 배터리 모듈(100) 조립체 및 기타 전장품(200)들은 트레이(300)의 상면에 배치될 수 있으며, 팩 커버(400)로 덮어 씌어져 차폐될 수 있다.
팩 커버(400)의 커버 본체(410)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 베이스 플레이트(310)에 상응하는 길이와 폭을 가지며, 금속 판재를 양방향으로 (Y축 방향)으로 구부려서 중심부가 볼록한 형태로 성형된 구조물일 수 있다.
특히, 커버 본체(410)는 트레이(300)의 상면에 배치된 배터리 모듈(100)들 및 전장품(200)의 높이에 따라 볼록한 정도가 상이할 수 있다. 즉, 커버 본체(410)의 상단은 트레이(300)의 길이 방향(X축 방향)에 따라 단차를 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(10) 내부에 불필요한 데드 스페이스(dead space)가 없어짐으로서, 본 발명의 배터리 팩(10)은 상하 방향으로 최대한 슬림하게 구현될 수 있다.
팩 커버의 테두리(420)는 커버 본체(410)의 외곽 둘레를 형성하는 부분이다. 길이 방향(X축 방향)에 따른 팩 커버의 양쪽 테두리(420)는 베이스 플레이트(310)의 테두리(340)에 대면하도록 커버 본체(410)에 대해 절곡된 형태로 마련될 수 있으며, 폭 방향(Y축 방향)에 따른 팩 커버(400)의 전,후면 테두리는 외벽 플레이트(320,330)의 둘레에 대면하도록 외벽 플레이트(320,330)의 둘레와 거의 일치하는 형상으로 마련될 수 있다. 이에 따라 트레이의 테두리(340)와 팩 커버의 테두리(420)는 전체적으로 상호 간 대면할 수 있다. 이러한 구성으로 트레이(300)와 팩 커버(400)는 트레이의 테두리(340)와 팩 커버의 테두리(420)를 전체적으로 대면시킨 다음, 이들을 일체로 볼트(B) 체결함으로써 결합될 수 있다.
또한, 트레이의 테두리(340)와 팩 커버의 테두리(420) 사이에는 실링 가스켓(500)이 더 개재될 수 있다. 상기 실링 가스켓(500)은 배터리 팩(10) 내부로의 수분이나 이물질 등의 침투를 방지하는 역할을 할 수 있다.
실링 가스켓(500)에는 조립용 홀(H1,H2,H3,H4)들에 대응하는 관통홀(H5)들이 구비될 수 있다. 따라서 팩 커버의 조립용 홀(H2,H4), 실링 가스켓(500)의 관통홀(H5), 트레이(300)의 조립용 홀(H1,H3)순으로 볼트가 관통 체결됨으로, 실링 가스켓(500)은 트레이의 테두리(340)와 팩 커버의 테두리(420) 사이에 견고하게 장착될 수 있다. 이에 따라 트레이(300)와 팩 커버(400) 사이의 수밀성이 높아질 수 있다. 참고로 볼트는 결합 안정성을 보다 높일 수 있도록 트레이(300)의 조립용 홀(H1,H3)아래에서 너트 등과 연결될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이의 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 베이스 플레이트(310)는 길이 방향이 폭 방향에 비해 더 길게 연장 형성될 수 있다. 베이스 플레이트(310)의 폭은 배터리 모듈(100) 하나의 폭에 대응할 수 있다. 여기서 길이 방향은 도 4의 X축 방향, 폭 방향은 도 4의 Y축 방향으로 정의될 수 있다.
보다 구체적으로는, 양쪽 테두리(340) 부분을 제외한 베이스 플레이트(310)의 폭은 배터리 모듈(100)의 폭과 거의 일치할 수 있다. 본 발명의 배터리 팩(10)은, 도 1과 같이, 상기 베이스 플레이트(310)의 상면에 배터리 모듈(100)들과 기타 전장품(200)들이 일렬로 배치되게 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 배터리 팩(10)은 기존의 동일 용량의 배터리 팩(10)들보다 폭 방향으로도 슬림하게 구현될 수 있다.
이러한 배터리 팩(10)은 자동차의 하부 차체에 공간 집약적으로 장착될 수 있다. 다시 말하면, 자동차에 배터리 팩(10)을 설치시 하부 차체의 구조상 차량의 전폭 방향보다 전장 방향이 공간 제약이 적다. 따라서 배터리 팩(10)의 폭과 높이를 좁게하고 그 대신 길이를 연장함으로써 배터리 팩(10)의 용량은 유지하면서도 차량의 다른 장치 또는 부품들과의 간섭을 회피할 수 있다.
베이스 플레이트의 테두리(340)에는 상하 방향으로 관통 형성된 조립용 홀(H1,H3)들이 구비된다. 상기 조립용 홀들(H1,H2,H3,H4)은, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 팩 커버의 테두리(420)에도 동일 패턴으로 구비된다. 즉, 베이스 플레이트의 테두리(340)와 팩 커버의 테두리(420)에 구비된 조립용 홀들(H1,H2,H3,H4)은 배터리 팩(10) 조립 시 상호 간 일대일 대응할 수 있다.
이러한 조립용 홀들(H1,H2,H3,H4)은 트레이/팩 커버 조립용 홀(H1,H2)과 차량 조립용 홀(H3,H4)을 포함할 수 있다. 예컨대 트레이/팩 커버 조립용 홀(H1,H2)은 트레이(300)와 팩 커버(400)의 조립 시 볼트 체결을 위한 구성이고, 차량 조립용 홀(H3,H4)은 배터리 팩(10) 자체를 차량의 차체에 조립 시 볼트 체결을 위한 구성이다. 배터리 팩(10)을 차체에 조립 시 배터리 팩(10)과 차체 간의 결합 안정성을 확보하기 위해 상대적으로 직경이 큰 볼트 내지 부싱을 사용할 필요가 있다. 따라서 차량 조립용 홀은 트레이/팩 커버 조립용 홀보다 직경이 상대적으로 더 크며, 팩 커버의 차량 조립용 홀(H4) 위에는 볼트 체결 시 트레이(300) 및 팩 커버(400) 손상 방지를 위한 스페이서(S)가 더 구비될 수 있다.
외벽 플레이트(320,330)는 베이스 플레이트(310)에 대해 기립 배치되어 트레이(300)의 벽체를 형성하는 구조물 내지 브라켓일 수 있다. 이러한 외벽 플레이트(320,330)는 복수 개가 마련될 수 있으며 각각 베이스 플레이트(310)의 미리 지정된 위치, 예컨대 베이스 플레이트(310)의 전단부, 후단부 및 배터리 모듈(100) 조립체와 전장품(200)들 사이에 위치한 베이스 플레이트(310)의 상면에 볼트 결합되거나 용접되게 제작될 수 있다.
본 실시예에서 외벽 플레이트(320,330)는 전방 외벽 플레이트(320)와 후방 외벽 플레이트(330)를 포함할 수 있다. 전방 외벽 플레이트(320)와 후방 외벽 플레이트(330)는 각각 베이스 플레이트(310)의 전단부와 후단부, 즉 길이방향의 양쪽 끝 가장자리에 위치할 수 있다.
상기 전방 외벽 플레이트(320)와 후방 외벽 플레이트(330)는 배터리 모듈(100) 조립체와 전장품(200)들의 전면과 후면에서 각각 배터리 모듈(100) 조립체와 전장품(200)들을 지지한다. 그리고 전방 외벽 플레이트(320)와 후방 외벽 플레이트(330)의 둘레는 팩 커버(400)의 전방과 후방 테두리와 볼트 체결될 수 있다. 이에 따라 배터리 팩(10)의 전방과 후방이 차폐될 수 있다. 여기서 전방 외벽 플레이트(320)와 후방 외벽 플레이트(330)의 둘레는 트레이(300)에서 전면부와 후면부 테두리(340)로 정의될 수 있다.
특히, 전방 외벽 플레이트(320)에는 다양한 크기의 통공들(321)이 형성될 수 있다. 도면에 자세히 도시하지 않았으나, 차량 측과 전기적 연결을 위한 커넥터, 냉각수 공급을 위한 쿨링 포트 및 공기 통풍을 위한 벤팅 플러그 등은 상기 통공들을 통과해 배터리 팩(10) 외부로 노출 또는 연장될 수 있다.
도 5는 도 4의 V 영역 확대도, 도 6은 도 3의 상면도, 도 7은 도 6의 A-A에 따른 단면도, 그리고 도 8은 도 7의 Ⅷ 영역 확대도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 트레이 스토퍼(350)는 트레이의 테두리(340)에서 상부 방향으로 벤딩된 형태로 마련된 구성으로, 팩 커버(400)와 트레이(300) 조립 시 팩 커버의 테두리(420)를 외측에서 내측 방향으로 지지하는 역할을 한다.
본 실시예의 커버 본체(410)는 전술한 바와 같이 양방향(±Y축 방향)으로 구부러져 중심부가 볼록한 형태를 갖는다. 예컨대 이러한 커버 본체(410)는 딥 드로잉 방식으로 성형될 수 있다. 딥 드로잉 방식 성형의 특성상 커버 본체(410)는 (도 1에서 F 참조) 성형 전 상태로 되돌아가려는 스프링 백(spring back) 현상이 일어나기 쉽기 때문에 팩 커버(400)를 트레이(300) 위에 놓은 후 볼트 체결 전에는 팩 커버의 양쪽 테두리(420)가 트레이의 테두리(340)를 기준으로 외측으로 더 벌어진 상태가 되어 트레이(300)의 양쪽 테두리와 정확하게 대면하지 못할 수 있다. 이러한 경우, 트레이의 조립용 홀들(H1,H3)과 팩 커버의 조립용 홀들(H2,H4)이 상하로 연통하지 못할 수 있다.
트레이 스토퍼(350)는 위와 같은 팩 커버(400)와 트레이(300)의 조립 공정에서 문제될 수 있는 팩 커버(400)의 스프링 백을 방지한다. 본 실시예에 따른 트레이 스토퍼(350)는 베이스 플레이트(310)의 양쪽 테두리에서 상부 방향으로 벤딩된 형태로 마련될 수 있다. 이를테면 트레이 스토퍼(350)는 베이스 플레이트(310)에 대해 대략 90도 각도 절곡되게 구성될 수 있다. 본 실시예에서 트레이 스토퍼(350)는 베이스 플레이트(310)와 일체로 형성되어 있으나, 대안적 실시예로 트레이 스토퍼(350)는 베이스 플레이트(310)와 별개로 "ㄴ" 형태의 꺾쇠 또는 브라켓 형태로 구현될 수도 있다.
또한, 트레이 스토퍼(350)는 트레이(300)의 길이 방향을 따라 미리 설정된 간격으로 베이스 플레이트의 양쪽 테두리(340)에 복수 개가 마련될 수 있다. 본 실시예에서 트레이 스토퍼(350)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 베이스 플레이트(310)의 양쪽에 각각 4개씩 총 8개가 마련되어 있다. 물론 본 실시예와 달리, 트레이 스토퍼(350)의 개수는 총 10개 이상이거나 그보다 적은 개수 일수도 있으며 베이스 플레이트의 양쪽 테두리(340) 라인 전체를 벤딩시킨 형태로 구현될 수도 있을 것이다.
이와 같은 트레이 스토퍼(350) 구성에 의하면, 팩 커버(400)가 트레이(300) 위에 로딩될 때, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 팩 커버의 양쪽 테두리(420) 부분이 트레이 스토퍼(350)에 의해 외측에서 내측 방향으로 지지될 수 있다. 이에 따라 팩 커버(400)의 스프링 백이 저지므로 팩 커버의 테두리(420)가 트레이의 테두리(340) 위에 정확하게 대면하게 되어 트레이(300)와 팩 커버(400)의 조립용 홀들(H1,H2,H3,H4)이 서로 상하로 일치할 수 있다. 이러한 경우, 팩 커버(400)와 트레이(300)의 볼트(B) 체결 전 작업자가 팩 커버(400)와 트레이(300)의 조립용 홀들(H1,H2,H3,H4)에 별도의 툴(tool)을 집어넣고 당김에 의한 위치 보정 작업이 필요 없게 된다.
즉, 팩 커버(400)와 트레이(300)의 조립 시 팩 커버(400)와 트레이(300)의 조립용 홀들(H1,H2,H3,H4)을 맞추기 위한 팩 커버(400) 위치 보정 작업이 거의 필요 없게 되므로 조립 공정에 소요되는 택트 타임이 그 만큼 단축될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 트레이 스토퍼의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 10은 도 8에 도시된 트레이 스토퍼의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하에서 설명할 본 발명의 다른 실시예들은 전술한 실시예와 비교할 때 도 8에 대응하는 구성이라 할 수 있다. 동일한 부재번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예의 트레이 스토퍼(350)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 팩 커버의 테두리(420)의 일부분을 외측에서 내측 방향으로 감싸는 형태로 벤딩되게 구성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 팩 커버(400)는 팩 커버의 양쪽 테두리(420) 중 어느 한쪽 팩 커버의 테두리(420) 부분의 끝단을 대응하는 트레이 스토퍼(350)에 먼저 끼운 다음, 나머지 한쪽 팩 커버의 테두리(420) 부분을 대응하는 트레이 스토퍼(350)에 끼우는 방식으로 트레이(300)에 로딩될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 전술한 실시예에 비해 볼트 체결 전이라도 팩 커버(400)의 벌어짐 뿐만 아니라 상하 방향 유동이 저지될 수 있다.
또한, 도 10의 실시예에 따른 트레이 스토퍼(350)는 도 9의 트레이 스토퍼(350)의 상단에서 하방 돌출 형성되는 돌기부(351)를 더 구비할 수 있다. 상기 돌기부(351)는 대략 반구 형상일 수 있다. 이러한 구성에 의하면 도 9의 트레이 스토퍼(350)에 비해 팩 커버의 테두리(420) 상면과의 돌기부(351)의 접촉이 보다 긴밀해질 수 있으므로 팩 커버의 테두리(420)의 상면이 상기 돌기부(351)에 의해 보다 효과적으로 압박될 수 있다. 따라서 트레이(300)에 대한 팩 커버(400)의 위치 고정력이 보다 개선될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)을 포함할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에 게 자명하다.
10: 배터리 팩 100: 배터리 모듈
200: 전장품 300: 트레이
310: 베이스 플레이트 320,330: 외벽 플레이트
340: 트레이 테두리 350 : 트레이 스토퍼
400: 팩 커버 410: 커버 본체
420: 팩 커버 테두리 500: 실링 가스켓
H1,H2,H3,H4: 조립용 홀 S: 스페이서

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 배터리 모듈, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 전기적으로 연결된 전장품들;
    상면에 상기 적어도 하나의 배터리 모듈과 전장품들을 지지하고 길이 방향이 폭 방향에 비해 더 길게 연장 형성되는 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트의 외곽 둘레에 형성된 테두리를 구비한 트레이; 및
    상기 트레이와 결합되고, 상기 배터리 모듈 및 전장품들을 커버하고 상기 베이스 플레이트에 상응하는 길이와 폭을 가진 커버 본체, 및 상기 커버 본체의 외곽 둘레에 형성되고 상기 트레이의 테두리와 대면하는 테두리를 구비하는 팩 커버를 포함하며,
    상기 트레이는,
    상기 트레이의 테두리에서 적어도 일부분이 상부 방향으로 벤딩된 형태로 마련되고, 길이 방향에 따른 상기 베이스 플레이트의 양쪽 테두리에 각각 적어도 하나씩 마련되며, 일부분이 상기 팩 커버의 테두리의 외측에 위치하여 상기 팩 커버의 테두리를 외측에서 내측 방향으로 지지하는 트레이 스토퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트레이는, 상기 베이스 플레이트에 대해 기립 배치되어 벽체를 형성하는 적어도 하나의 외벽 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 폭은 상기 배터리 모듈 하나의 폭에 대응하며, 상기 배터리 모듈들은 일렬로 상기 베이스 플레이트의 길이 방향을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 외벽 플레이트는 상기 베이스 플레이트의 전단부와 후단부에 각각 마련되는 전방 외벽 플레이트와 후방 외벽 플레이트를 포함하며,
    상기 팩 커버의 커버 본체는 양방향으로 구부러져 중심부가 볼록한 형태로 마련된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버 본체의 상단은 상기 트레이의 길이 방향을 따라 단차를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트레이 스토퍼는,
    상기 팩 커버의 테두리의 일부분을 외측 방향에서 내측 방향으로 감싸는 형태로 벤딩된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트레이 스토퍼는, 상단면이 하방 돌출 형성되어 상기 팩 커버의 엔드 라인의 상면을 압박하는 돌기부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트레이의 테두리와 상기 팩 커버의 테두리에는 상호 간 일대일 대응하는 조립용 홀들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트레이의 테두리와 상기 팩 커버의 테두리 사이에 배치되는 실링 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실링 가스켓은 상기 조립용 홀들에 대응하는 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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