KR102106448B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 다수의 배터리 셀과, 배터리 셀 중 최외곽에 배치된 제1 배터리 셀의 외부에 배치되는 제1 엔드 플레이트와, 제1 엔드 플레이트와 제1 배터리 셀 사이에 배치되는 제1 엔드 블록을 포함하고, 제1 엔드 블록은, 제1 배터리 셀과 마주하는 내측에 형성되며, 제1 배터리 셀의 모서리를 둘러싸는 프레임부와, 제1 배터리 셀과 반대되는 외측에 형성되며, 부쉬 부재를 둘러싸는 엔드부를 포함하되, 부쉬 부재는, 엔드부에 둘러싸여 있는 고정부와, 엔드부로부터 노출되어 제1 엔드 플레이트와 용접부를 형성하는 노출부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 구성 부품 개수가 감소하고 조립 공정이 절감되어 제조 단가가 낮아지는 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 자전거, 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.
본 발명의 일 실시형태는, 구성 부품 개수가 감소하고 조립 공정이 절감되어 제조 단가가 낮아지는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
다수의 배터리 셀;
상기 배터리 셀 중 최외곽에 배치된 제1 배터리 셀의 외부에 배치되는 제1 엔드 플레이트; 및
상기 제1 엔드 플레이트와 제1 배터리 셀 사이에 배치되는 제1 엔드 블록을 포함하고,
상기 제1 엔드 블록은,
상기 제1 배터리 셀과 마주하는 내측에 형성되며, 상기 제1 배터리 셀의 모서리를 둘러싸는 프레임부; 및
상기 제1 배터리 셀과 반대되는 외측에 형성되며, 부쉬 부재를 둘러싸는 엔드부를 포함하되,
상기 부쉬 부재는, 상기 엔드부에 둘러싸여 있는 고정부와, 상기 엔드부로부터 노출되어 상기 제1 엔드 플레이트와 용접부를 형성하는 노출부를 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 상기 배터리 셀을 개재하여 서로 마주하게 결합되는 다수의 프레임을 더 포함하고,
상기 프레임 중 최외곽에 배치된 제1 프레임은, 상기 제1 배터리 셀을 개재하여 상기 프레임부와 마주하게 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 프레임부는, 상기 제1 배터리 셀의 주된 면 중에서 외측 면 및 상기 외측 면과 접하는 모서리를 둘러싸며,
상기 제1 프레임은, 상기 제1 배터리 셀의 주된 면 중에서 내측 면 및 상기 내측 면과 접하는 모서리를 둘러쌀 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 배터리 셀의 상부에는 셀 벤트가 형성되고,
상기 프레임부에서 상기 셀 벤트와 대응되는 위치에는 가이드 벽이 형성되며,
상기 제1 프레임에서 상기 셀 벤트와 대응되는 위치에는 가이드 리브가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 배터리 셀을 사이에 개재하고 상기 프레임부와 제1 프레임이 결합됨에 따라, 상기 프레임부의 가이드 벽 및 상기 제1 프레임의 가이드 리브가 서로 연결되어 상기 제1 배터리 셀의 셀 벤트를 온전하게 둘러싸는 배기 경로가 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 엔드 블록은 일체로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 엔드 블록은 플라스틱 소재로 형성되며, 상기 부쉬 부재는 금속 소재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재는 상기 제1 엔드 블록과 함께 인서트 사출로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재는, 상기 엔드부의 양편 가장자리에 쌍으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재는, 체결부재가 끼워지도록 내부가 비워진 중공의 원통 기둥 부재로 마련될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재의 길이 방향을 따라,
상기 고정부는 상기 부쉬 부재의 양단부에 형성되며,
상기 노출부는, 상기 부쉬 부재의 양단부 사이의 중앙 위치에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재의 노출부는, 상기 제1 엔드 플레이트와 마주하도록 상기 엔드부의 외측을 향하여 노출될 수 있다.
예를 들어, 상기 엔드부에는, 상기 배터리 팩의 출력 단자가 끼워지기 위한 출력 단자 시트가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 출력 단자 시트는 금속 소재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재와 출력 단자 시트는 각각 쌍으로 형성되며, 상기 부쉬 부재의 쌍은, 상기 출력 단자 시트의 쌍의 외측에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재와 출력 단자 시트는, 상기 부쉬 부재의 연장 방향을 따라 서로 다른 높이에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 부쉬 부재의 길이 방향을 따라 부쉬 부재의 최상부는, 상기 출력 단자 시트의 최상부 보다 아래에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 엔드부에는, 강도 보강을 위한 보강 리브가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 엔드 플레이트는,
베이스부; 및
상기 베이스부의 양편 가장자리에서 상기 부쉬 부재를 둘러싸며 상기 부쉬 부재와 용접부를 형성하는 사이드 벤딩부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은 일 방향을 따라 배열되고,
상기 제1 엔드 플레이트는 상기 일 방향을 따라 제1 배터리 셀의 외부에 배치되며,
상기 일 방향과 교차하는 방향을 따라 상기 배터리 셀의 외부에는 사이드 플레이트가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 사이드 플레이트와 상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 부쉬 부재 상에 용접될 수 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에 있어, 배터리 셀을 절연하는 구성과, 다수의 배터리 셀을 결속하기 위해 강성을 제공하는 구성과, 엔드 플레이트와의 용접 위치를 제공하는 구성이 일체화된 부품으로 마련됨으로써, 구성 부품 개수가 감소하고 조립 공정이 절감되어 제조 단가가 낮아지는 배터리 팩이 제공된다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 1의 배터리 팩을 상방에서 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 4에는, 도 1의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는 도 4에 도시된 제1 엔드 블록을 서로 다른 방향에서 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 7에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
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. 도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1의 배터리 팩을 상방에서 도시한 도면이 도시되어 있다.
도면들을 함께 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 일 방향(Z1 방향)을 따라 배열되는 다수의 배터리 셀(B)과, 상기 일 방향(Z1 방향, 이하 같음)을 따라 배터리 셀(B)과 함께 배열되는 것으로, 배터리 셀(B)을 사이에 개재하여 서로 결합되도록 일 방향(Z1 방향)을 따라 배열되는 다수의 프레임(F)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(F)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 배열되되, 서로 이웃한 프레임(F) 사이마다 배터리 셀(B)을 개재하고 서로 이웃한 프레임(F)끼리 마주하게 결합될 수 있다.
상기 프레임(F)은, 배터리 셀(B)을 수용하도록 배터리 셀(B)의 외곽을 둘러쌀 수 있으며, 배터리 셀(B)의 외연을 따라 연장되면서, 배터리 셀(B)이 수용되는 수용부(FA)를 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프레임(F)은, 배터리 셀(B)의 상측, 하측, 좌우 측을 가로지르며 배터리 셀(B)의 외연을 따라 연장될 수 있다. 상기 프레임(F)은, 배터리 셀(B)이 수용되는 내측 영역의 수용부(FA)와, 상기 배터리 셀(B)과의 전기적인 연결을 형성하는 상대물, 예를 들어, 버스 바(15)와 배선 기판(C)이 지지되는 외측 영역의 지지부(FS)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(FS)는, 전극(10)이 형성된 배터리 셀(B)의 상측을 가로질러 연장되는 프레임(F)의 일부에 형성될 수 있다. 상기 프레임(F)은, 내측으로는 배터리 셀(B)을 둘러싸면서 외측으로는 지지부(FS)를 형성하여, 배터리 셀(B)과의 전기적인 연결을 형성하는 상대물, 예를 들어, 버스 바(15)와 배선 기판(C)에 대한 지지 기반을 제공할 수 있다.
상기 프레임(F)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 배열되되, 서로 이웃한 프레임(F) 사이마다 배터리 셀(B)을 개재하고 서로 이웃한 프레임(F)끼리 마주하게 결합될 수 있다. 환언하면, 각각의 배터리 셀(B)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 전후로 배치되는 프레임(F)에 의해 둘러싸이고, 전후로 배치되는 프레임(F)은 그들 사이에 개재된 배터리 셀(B)의 외곽을 함께 둘러싸면서 배터리 셀(B)을 커버하는 외형을 형성하며, 배터리 셀(B)을 보호하는 하우징 기능을 할 수 있다. 다수의 배터리 셀(B)을 포함하는 전체 배터리 팩에 있어, 일 방향(Z1 방향)으로 배열되는 프레임(F)의 어레이는, 실질적으로 배터리 팩의 외관을 형성할 수 있고, 프레임(F)의 어레이 내부에서, 배터리 셀(B)은 프레임(F)에 의해 둘러싸여 수용될 수 있다.
상기 프레임(F)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 배터리 셀(B)과 교번되도록 배열되며, 각각의 프레임(F)은 서로 이웃한 다른 배터리 셀(B)을 수용하는 서로 다른 수용부(FA)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 프레임(F)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 전후로 배열된 서로 다른 배터리 셀(B)을 수용하는 서로 다른 수용부(FA)를 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 수용부(FA)는 격벽(W)에 의해 서로로부터 분리될 수 있다. 상기 프레임(F)의 격벽(W)은, 서로 다른 수용부(FA) 사이에서 서로 다른 수용부(FA)를 구획해줄 수 있으며, 서로 다른 배터리 셀(B) 사이에서 전기적 및 열적 간섭을 차단해줄 수 있다.
상기 배터리 셀(B)은 이웃한 다른 배터리 셀(B)과의 전기적인 접속을 위하여 버스 바(15)에 연결될 수 있으며, 배터리 셀(B)의 전압이나 온도와 같은 배터리 셀(B)의 상태 정보를 입수하고 다수의 배터리 셀(B)로부터 상태 정보를 취합하기 위하여, 상기 배터리 셀(B)에는 배선 기판(C)이 연결될 수 있다. 이때, 상기 버스 바(15) 및 배선 기판(C)은, 배터리 셀(B)과의 전기적인 연결을 형성하는 상대물에 해당될 수 있고, 이러한 상대물은 프레임(F)의 지지부(FS) 상에 지지될 수 있다.
상기 프레임(F)의 지지부(FS)는, 상기 버스 바(15)가 지지되는 버스 바 지지부(FSB)와, 상기 배선 기판(C)이 안착 지지되는 기판 지지부(FSC)를 포함할 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)와 기판 지지부(FSC)는, 지지부(FS)의 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바 지지부(FSB)는 프레임(F)의 좌측 가장자리 또는 우측 가장자리 위치에 형성되어 배터리 셀(B)의 전극(10) 위치와 대응되게 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(FSC)는, 프레임(F)의 중앙 위치에 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(FSC) 상에 지지되는 배선 기판(C)은 다수의 배터리 셀(B)의 중앙 위치에 배치되어 다수의 개소로부터 취합되는 배터리 셀(B)의 상태 정보를 용이하게 취합할 수 있다. 상기 배선 기판(C)에는, 배터리 셀(B) 측으로부터 상태 정보를 전달하기 위한 센싱부(S)가 연결될 수 있으며, 상기 배선 기판(C)은 중앙 위치에 배치되어, 상기 배선 기판(C)으로부터 다수의 개소로 연결되는 센싱부(S)의 거리가 대체로 균등하게 균형을 이룰 수 있고, 다수의 개소로 연결된 센싱부(S)의 전기 저항이 균형을 이루어 신호 왜곡을 방지할 수 있다.
상기 버스 바 지지부(FSB)와 기판 지지부(FSC)는, 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 버스 바(15)와 배터리 셀(B, 보다 구체적으로, 배터리 셀 B의 전극 10) 간의 전기적인 연결을 방해하지 않도록 상대적으로 협폭으로 형성될 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 버스 바(15)의 절곡부(15a)를 중심으로 양편으로 배치된 버스 바(15)의 전후 양단부를 지지해줄 수 있고, 서로 이웃한 버스 바(15) 사이에서 절연을 제공할 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는 버스 바(15)의 양단부를 지지하고, 버스 바(15)의 양단부가 인접한 다른 버스 바(15)의 단부와 접촉하지 않도록, 서로 이웃한 버스 바(15) 사이에서 전기적인 절연을 제공할 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 서로 이웃한 버스 바(15) 사이에 개재되어 전기적인 절연을 제공하는 한도에서, 버스 바(15)의 양단부와 물리적인 접촉을 할 필요는 없다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는 이웃한 버스 바(15) 간의 전기적인 접촉을 방지하도록 이웃한 버스 바(15) 사이에 개재되면 충분하며, 버스 바(15)와 배터리 셀(B)의 전극(10) 간의 통전 면적을 협소하게 제한하지 않도록 협폭으로 형성될 수 있다. 만일 버스 바 지지부(FSB)가 기판 지지부(FSC)와 같이 광폭으로 형성되면, 버스 바 지지부(FSB)에 의해 버스 바(15)와 배터리 셀(B, 보다 구체적으로 배터리 셀 B의 전극 10) 간의 전기적인 접촉이 방해되고 버스 바(15)와 배터리 셀(B) 간의 통전 면적이 협소하게 제한되어, 전체적인 충, 방전 패스의 전기적인 저항이 증가하게 되고, 전기적인 출력이 떨어질 수 있다.
상기 버스 바 지지부(FSB)는, 상기 배터리 셀(B)의 폭 방향을 따라 좌우측에 형성된 서로 다른 전극(10)에 대응하여 지지부(FS)의 좌측 가장자리 및 우측 가장자리 위치를 따라 형성될 수 있다. 상기 프레임(F)은, 일 방향(Z1 방향)을 따라 좌우 반전되는 패턴으로 배열될 수 있으며, 이에 따라, 상기 일 방향(Z1 방향)을 따라 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 좌우 가장자리를 따라 서로 교번되는 패턴으로 배열되어 좌측 및 우측 가장자리를 따라 배치될 수 있다.
상기 기판 지지부(FSC)는, 상기 배선 기판(C)이 안정적으로 안착 및 지지될 수 있도록 상대적으로 광폭으로 형성될 수 있다. 상기 배선 기판(C)은, 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC) 상에 안착될 수 있고, 일 방향(Z1 방향)을 따라 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC)가 서로 연결되면서 일 방향(Z1 방향)을 따라 길게 연장되는 지지면을 형성할 수 있으며, 전체 배선 기판(C)을 지지하기 위한 지지 기반을 제공할 수 있다. 즉, 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC)는 배선 기판(C)을 지지하되, 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC)가 일 방향(Z1 방향)을 따라 서로 연결되면서 일 방향(Z1 방향)을 따라 길게 연장된 지지면이 형성되어 전체 배선 기판(C)의 안정적인 지지 기반을 제공할 수 있다.
상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 직렬로 접속하거나 병렬로 접속하거나 또는 직렬/병렬의 혼합 방식으로 연결할 수 있다. 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 전극(10)을 전기적으로 결속함으로써 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 같은 극성끼리 연결함으로써 병렬 연결을 형성할 수 있고, 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 반대 극성끼리 연결함으로써 직렬 연결을 형성할 수 있다.
상기 버스 바(15)는, 배터리 셀(B)의 상면에 형성된 전극(10)과 마주하도록 배치되고, 서로 이웃하게 배치된 배터리 셀(B)의 전극(10)끼리를 서로 연결해줄 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스 바(15)는, 버스 바(15)의 중앙 위치에 형성된 절곡부(15a)를 중심으로 버스 바(15)의 양편이 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 전극(10)과 마주하도록 결합될 수 있다. 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 한 쌍의 배터리 셀(B)의 전극(10)끼리를 연결하도록 다수로 형성될 수 있다.
상기 기판 지지부(FSC)는, 좌우 가장자리에 형성된 버스 바 지지부(FSB) 사이의 중앙 위치에 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(FSC) 상에는 배선 기판(C)이 안착될 수 있다. 상기 배선 기판(C)은, 배터리 셀(B)의 상태 정보를 취합하고, 취합된 상태 정보를 배터리 관리부(미도시)로 전달하기 위한 다수의 도전 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 배선 기판(C)은, 다수의 배터리 셀(B)과 전기적으로 연결될 수 있는데, 예를 들어, 상기 배선 기판(C)은, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 결속하기 위한 버스 바(15)와 연결되어 배터리 셀(B)의 전압 정보를 입수할 수 있고, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 배선 기판(C)은, 배터리 셀(B)의 상면에 배치된 서미스터(미도시)와 연결되어 배터리 셀(B)의 온도 정보를 입수할 수 있다.
상기 배선 기판(C)은, 다수의 배터리 셀(B)로부터 입수된 상태 정보, 예를 들어, 전압 및 온도에 관한 상태 정보를 입수하여 별도의 배터리 관리부(미도시)로 전달함으로써, 배터리 관리부(미도시)로 하여금 배터리 셀의 충, 방전 동작을 제어하도록 하거나, 또는 배선 기판(C)과 함께 마련된 배터리 관리부를 통하여 입수된 상태 정보에 근거하여 배터리 셀(B)의 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 배선 기판(C)에는, 배터리 셀(B)의 상태 정보에 관한 신호 전달을 매개하기 위한 가요성의 센싱부(S)가 연결될 수 있다. 상기 센싱부(S)는 플렉서블하게 변형될 수 있도록 필름 형태로 마련될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 센싱부(S)는, 절연 필름(미도시)과 상기 절연 필름 상에 마련된 도전 라인(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전 라인(미도시)은 동박 패턴으로 형성될 수 있으며, 도전 라인(미도시)을 매립하도록 절연 필름(미도시)이 배치되어 도전 라인(미도시)을 통하여 전달되는 전기적인 신호를 외부로부터 절연시킬 수 있다.
상기 센싱부(S)는, 각각 배터리 셀(B) 측에 연결되는 입력 포트(SI)와 배선 기판(C) 측에 연결되는 출력 포트(SO)를 포함할 수 있고, 상기 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO)를 연결하는 연결부(SC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 포트(SI)는, 배터리 셀(B) 측으로부터 배터리 셀(B)의 상태 정보가 입력되는 개소에 해당될 수 있고, 상기 출력 포트(SO)는, 배터리 셀(B)의 상태 정보가 배선 기판(C)을 향하여 출력되는 개소에 해당될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 센싱부(S)의 입력 포트(SI)는, 배터리 셀(B) 측에 연결될 수 있다. 즉, 상기 센싱부(S)의 입력 포트(SI)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결해주는 버스 바(15) 상에 연결될 수 있고, 버스 바(15)로부터 배터리 셀(B)의 전압 신호가 입력될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 입력 포트(SI)는 배터리 셀(B)의 상면에 배치된 서미스터(미도시) 상에 연결될 수 있고, 서미스터(미도시)로부터 배터리 셀(B)의 온도 신호가 입력될 수 있다. 이런 의미에서 상기 센싱부(S)의 입력 포트(SI)는, 배터리 셀(B)의 상태 정보를 취득하기 위한 신호 입력부에 연결된다고 할 수 있다. 상기 신호 입력부란, 배터리 셀(B)의 전압이나 온도와 같은 상태 정보를 취득하기 위해 배터리 셀(B)과 연결되어 있는 것으로, 예를 들어, 배터리 셀(B)과 전기적으로 연결되어 있는 버스 바(15) 또는 배터리 셀(B)과 열적으로 연결되어 있는 서미스터(미도시)를 의미할 수 있다. 상기 입력 포트(SI)와 배터리 셀(S) 측의 신호 입력부(예를 들어, 버스 바 15)는, 서로 용접 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 포트(SI)는 버스 바(15) 상에 안착된 후, 초음파 진동이 가해지는 초음파 혼(미도시)에 압착되어 버스 바(15) 상에 초음파 용접될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 입력 포트(SI)와 배터리 셀(B) 측의 신호 입력부(예를 들어, 버스 바 15)는 도전성 접착제(미도시) 등을 이용하여 결합될 수도 있다.
상기 센싱부(S)의 출력 포트(SO)는, 배선 기판(C)의 패드(미도시) 상에 연결될 수 있으며, 센싱부(S)의 출력 포트(SO)를 통하여 전달되는 전기 신호는, 배선 기판(C)의 패드(미도시)를 통하여, 배선 기판(C) 상의 도전 패턴(미도시)으로 전달될 수 있다. 상기 센싱부(S)의 출력 포트(SO)는, 배선 기판(C)의 패드(미도시) 상에서 용접이나 솔더링 결합될 수 있으며, 도전성 접착제(미도시) 등을 이용하여 결합될 수도 있다.
상기 연결부(SC)는 상기 입력 포트(SI)와 상기 출력 포트(SO)를 연결해주는 것으로, 만곡부를 포함하여 서로에 대해 겹쳐지게 배치되는 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(B)이 배열되는 일 방향(Z1 방향)을 따라 배터리 셀(B)을 개재하여 서로 마주하게 결합되는 프레임(F)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀(B)은, 충, 방전 동작에 따라 일 방향(Z1 방향)을 따라 팽창하는 스웰링(swelling)을 경험할 수 있고, 배터리 셀(B)을 개재하여 일 방향(Z1 방향)을 따라 전후로 결합된 프레임(F)이 일 방향(Z1 방향)으로 슬라이딩되면서 스웰링에 따른 변형을 수용할 수 있다.
이와 같이, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따라, 배터리 셀(B)이 일 방향(Z1 방향)으로 팽창하면, 프레임(F)의 위치가 일 방향(Z1 방향)을 따라 이동하게 되며, 프레임(F) 상의 버스 바(15)에 결합된 입력 포트(SI)와 배선 기판(C)에 결합된 출력 포트(SO) 간의 상대적인 위치가 일 방향(Z1 방향)을 따라 신장하게 된다. 이에 따라 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO)를 연결해주는 연결부(SC)가 일 방향(Z1 방향)을 따르는 변형을 수용하도록 변형이 강제된다. 이때, 상기 연결부(SC)는 만곡부를 포함하여 서로에 대해 겹쳐지게 배치되는 굴곡진 형태로 형성됨으로써, 스웰링에 따른 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO) 간의 상대적인 위치 신장에 추종하여 용이하게 변형될 수 있으며, 연결부(SC) 내부에 축적되는 응력 집중을 경감시킬 수 있다.
도 4에는, 도 1의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에는 도 4에 도시된 제1 엔드 블록을 서로 다른 방향에서 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 다수의 배터리 셀(B) 중 최외곽에 배치된 제1 배터리 셀(B1)의 외부에 배치되는 제1 엔드 플레이트(210)와, 상기 제1 엔드 플레이트(210)와 제1 배터리 셀(B1) 사이에 배치되는 제1 엔드 블록(E1)을 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다. 상기 배터리 셀(B)은 일 방향(Z1 방향, 이하 같음)을 따라 배열될 수 있다. 일 방향(Z1 방향)을 따라 최외곽에 배치된 제1 배터리 셀(B1)의 외부에는 제1 엔드 플레이트(210)가 배치될 수 있고, 상기 제1 배터리 셀(B1)과 제1 엔드 플레이트(210) 사이에는 제1 엔드 블록(E1)이 개재될 수 있다. 상기 제1 엔드 블록(E1)은, 제1 배터리 셀(B1)의 외곽을 둘러싸며, 상기 제1 배터리 셀(B1)을 중간에 개재하여 제1 프레임(F1)과 결합됨으로써, 외부 환경으로부터 제1 배터리 셀(B1)을 절연 및 보호할 수 있다.
여기서, 상기 제1 프레임(F1)이란, 배터리 셀(B)을 사이에 개재하여 서로에 대해 결합되도록 일 방향(Z1 방향)을 따라 배터리 셀(B)과 함께 배열된 다수의 프레임(F) 중에서 최외곽에 배치된 프레임(F)을 의미할 수 있다. 즉, 상기 제1 프레임(F1)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 제1 배터리 셀(B1)의 바로 내측에 배치된 프레임(F)을 의미할 수 있다. 상기 프레임(F)은 배터리 셀(B)을 사이에 개재하여 배터리 셀(B)과 함께 일 방향(Z1 방향)을 따라 배열될 수 있고, 상기 배터리 셀(B)을 전후로 둘러싸면서 배터리 셀(B)을 외부로부터 절연 및 보호할 수 있다. 이때, 상기 제1 배터리 셀(B1, 최외곽의 배터리 셀 B)은, 내측으로는 프레임(F)과 같은 구조의 제1 프레임(F1)에 의해 둘러싸이되, 일 방향(Z1 방향)을 따라 최외곽에 배치된 위치 관계 상, 상기 제1 배터리 셀(B1)의 외측으로는 제1 엔드 블록(E1)이 배치되며, 상기 제1 배터리 셀(B1)은 외측의 제1 엔드 블록(E1)과 내측의 제1 프레임(F1)의 사이에 개재되어 절연 및 보호될 수 있다. 상기 제1 배터리 셀(B1)은, 위치적으로는 일 방향(Z1 방향)을 따라 최외곽에 배치되어 다른 배터리 셀(B)과 구별될 수 있으나, 구조적으로는 다른 배터리 셀(B)과 구별되지 않을 수 있다.
상기 제1 엔드 블록(E1)과 제1 프레임(F1)은, 제1 배터리 셀(B1)을 개재하여 일 방향(Z1 방향)을 따라 서로 결합되며, 제1 엔드 블록(E1)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 제1 배터리 셀(B1)의 일부를 둘러싸고, 제1 프레임(F1)은 일 방향(Z1 방향)을 따라 제1 배터리 셀(B1)의 나머지 일부를 둘러쌀 수 있다. 이와 같이, 제1 엔드 블록(E1)과 제1 프레임(F1)은, 제1 배터리 셀(B1)을 양분하여 일부씩 둘러싸며, 제1 배터리 셀(B1)의 외곽을 온전하게 둘러싸도록 서로에 대해 결합될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 엔드 블록(E1)과 제1 프레임(F1)은, 제1 배터리 셀(B1)의 서로 마주하는 주된 면 중에서 외측 면(PO)과 내측 면(PI)을 각각 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 엔드 블록(E1)은, 제1 배터리 셀(B1)의 외측 면(PO)과, 상기 외측 면(PO)과 접하는 모서리부를 둘러쌀 수 있다. 그리고, 상기 제1 프레임(F1)은, 제1 배터리 셀(B1)의 내측 면(PI)과, 상기 내측 면(PO)과 접하는 모서리부를 둘러쌀 수 있다. 여기서, 제1 배터리 셀(B1)의 주된 면이란, 제1 배터리 셀(B1)의 외형을 이루는 외부 면 중에서 가장 넓은 면적을 차지하는 면을 의미할 수 있다.
상기 제1 엔드 블록(E1)과 제1 프레임(F1)은 절연 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 엔드 블록(E1)과 제1 프레임(F1)은 플라스틱 소재로 형성될 수 있으며, 동일한 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 상기 제1 엔드 블록(E1)과 제1 프레임(F1)은, 제1 배터리 셀(B1)을 절연 및 보호하기 위하여, 절연 소재 이면서 강성이 높은 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 상기 제1 엔드 블록(E1)은, 플라스틱과 같은 경량의 소재를 이용하여 전체 배터리 팩의 중량을 감소시키면서, 강성을 보강하기 위하여 다수의 보강 리브(RR)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 리브(RR)는, 제1 엔드 블록(E1) 중에서 외측의 엔드부(EE)에 형성될 수 있다.
상기 제1 엔드 블록(E1)은, 제1 배터리 셀(B1)과 마주하는 내측의 프레임부(EF)와, 제1 배터리 셀(B1)과 반대되는 외측의 엔드부(EE)를 포함할 수 있다. 상기 프레임부(EF)는, 제1 배터리 셀(B1)을 개재하여 제1 프레임(F1)과 결합되는 것으로, 제1 배터리 셀(B1)의 외곽을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임부(EF) 중에서 제1 배터리 셀(B1)의 상면을 덮도록 형성된 상부에는, 제1 배터리 셀(B1)의 상면에 형성된 셀 벤트(V)와 대응되는 위치에 형성된 가이드 벽(GW)이 형성될 수 있다. 상기 가이드 벽(GW)은 프레임부(EF)에 형성된 것으로, 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)에 대응되는 위치에서 가이드 벽(GW)에 의해 둘러싸인 배기 홀을 정의하며, 셀 벤트(V)를 통하여 분출된 배기 가스를 안내하는 역할을 할 수 있다.
상기 제1 배터리 셀(B1)을 사이에 개재하여, 상기 프레임부(EF)와 결합되는 제1 프레임(F1) 중, 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)와 대응되는 위치에는 가이드 리브(GR)가 형성될 수 있다. 상기 가이드 리브(GR)는, 제1 프레임(F1)에 형성된 것으로, 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)에 대응되는 위치에서 가이드 리브(GR)에 의해 둘러싸인 배기 홀을 정의하며, 셀 벤트(V)를 통하여 분출된 배기 가스를 안내하는 역할을 할 수 있다.
상기 프레임부(EF)와 제1 프레임(F1)은, 제1 배터리 셀(B1)을 둘러싸도록 일 방향(Z1 방향)을 따라 서로 결합되면서 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)를 온전하게 둘러싸는 배기 경로를 제공할 수 있다. 상기 프레임부(EF)와 제1 프레임(F1)에는, 각각 상기 제1 배터리 셀(B1)의 상면에 형성된 셀 벤트(V)를 둘러싸도록 가이드 벽(GW) 및 가이드 리브(GR)가 형성되며, 상기 가이드 벽(GW) 및 가이드 리브(GR)가 서로 연결되면서 셀 벤트(V)를 온전하게 둘러싸는 배기 경로가 제공될 수 있고, 셀 벤트(V)와 대응되는 위치에는 서로 연결된 가이드 벽(GW) 및 가이드 리브(GR)에 의해 둘러싸인 배기 홀이 제공될 수 있다. 즉, 상기 프레임부(EF)의 가이드 벽(GW)과, 상기 제1 프레임(F1)의 가이드 리브(GR)는, 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)를 둘러싸도록 형성되되 일 편이 개방된 형태로 형성되며, 이들이 서로 연결되면서 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)를 온전하게 둘러싸는 배기 경로가 제공될 수 있다. 제1 배터리 셀(B1)의 셀 벤트(V)가 작동되면, 셀 벤트(V)로부터 분출된 배기 가스는, 셀 벤트(V) 상방에서 배기 홀을 정의하는 가이드 벽(GW) 및 가이드 리브(GR)의 안내에 따라 상방으로 배출될 수 있다. 상기 제1 프레임(F1)뿐만 아니라, 내측의 다른 프레임(F)도 제1 프레임(F1)과 마찬가지로, 각각의 셀 벤트(V)를 둘러싸도록 형성되되, 일 편이 개방된 형태의 가이드 리브(GR)를 포함할 수 있고, 일 방향(Z1 방향)을 따라, 서로 이웃한 전후방 프레임(F)의 가이드 리브(GR)가 서로 연결되면서 각각의 셀 벤트(V)를 온전하게 둘러싸는 배기 경로가 제공될 수 있다. 상기 제1 프레임(F1)과 마찬가지로, 프레임(F)에 형성된 가이드 리브(GR)도, 셀 벤트(V)에 대응되는 위치에서 배기 홀을 정의할 수 있다.
상기 제1 엔드 블록(E1)은, 상기 프레임부(EF)와 반대되는 외측의 엔드부(EE)를 포함할 수 있다. 상기 엔드부(EE)에는, 배터리 팩의 출력 단자(미도시)가 결합되는 출력 단자 시트(110)와, 제1 엔드 플레이트(210)와 결합되는 부쉬 부재(150)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 엔드부(EE)는 제1 엔드 블록(E1)의 일부로서 제1 엔드 블록(E1)과 함께 절연 소재로 형성되되, 상기 엔드부(EE)에는, 도전성 소재로 형성된 출력 단자 시트(110)와 부쉬 부재(150)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 엔드부(EE)는, 상기 출력 단자 시트(110)와 부쉬 부재(150)를 둘러싸서 이들을 위치 고정할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 서로 이종 소재로 형성된 엔드부(EE)와, 출력 단자 시트(110) 및 부쉬 부재(150)는, 인서트 사출에 의해 동시에 형성될 수 있고, 상기 출력 단자 시트(110) 및 부쉬 부재(150)는, 엔드부(EE) 내지는 제1 엔드 블록(E1)에 둘러싸여 있는 형태로 고정될 수 있다.
상기 출력 단자 시트(110)에는 출력 단자(미도시)가 결합될 수 있으며, 출력 단자(미도시)와 함께, 배터리 셀(B) 또는 제1 배터리 셀(B1)과 전기적으로 연결된 접속 부재(미도시)가 도전성 결합될 수 있다. 상기 출력 단자(미도시)는 배터리 팩의 충, 방전 패스의 양단부를 형성하도록 서로 반대 극성을 갖는 한 쌍의 출력 단자(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 출력 단자(미도시)에 대응하여, 상기 출력 단자 시트(110)도 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 부쉬 부재(150)는 엔드부(EE)의 양편 가장자리에 쌍으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 부쉬 부재(150)는, 출력 단자 시트(110)의 외측에서 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 부쉬 부재(150)는 엔드부(EE)의 양편 가장자리를 따라 나란하게 연장될 수 있으며. 체결 부재(미도시)가 끼워지기 위한 중공의 원통 기둥 부재로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 부쉬 부재(150)는, 체결 부재(미도시)가 관통될 수 있도록 중공의 원통 기둥 형태로 형성될 수 있다. 상기 부쉬 부재(150)는 체결 부재(미도시)에 의한 체결 위치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 부쉬 부재(150)는, 배터리 팩의 고정을 위한 체결 위치를 제공할 수 있고, 상기 부쉬 부재(150)를 관통하도록 끼워진 체결 부재(미도시)가 배터리 팩의 장착 프레임(미도시)에 체결됨으로써, 배터리 팩이 고정될 수 있다.
상기 엔드부(EE)에 마련되는 출력 단자 시트(110) 및 부쉬 부재(150)는, 도전성 소재, 예를 들어, 금속 소재로 형성될 수 있으며, 출력 단자 시트(110 또는 출력 단자 시트 110에 결합되는 출력 단자)와, 부쉬 부재(150) 간의 전기적인 간섭을 피하기 위해, 상기 출력 단자 시트(110)와 부쉬 부재(150)는 서로에 대해 이격된 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 출력 단자 시트(110)는 상대적으로 내측 위치에 형성될 수 있고, 상기 부쉬 부재(150)는 상대적으로 외측 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 출력 단자 시트(110)와 부쉬 부재(150)는 서로 다른 높이에 형성될 수 있다. 즉, 상기 출력 단자 시트(110)와 부쉬 부재(150)는, 부쉬 부재(150)의 길이 방향을 따라 서로 다른 높이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 출력 단자 시트(110)는 상대적으로 높은 위치에 형성될 수 있고, 상기 부쉬 부재(150)는 상대적으로 낮은 높이에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 부쉬 부재(150)의 길이 방향을 따라, 부쉬 부재(150)의 최상부는, 상기 출력 단자 시트(110)의 최상부 보다 아래에 배치될 수 있다.
상기 부쉬 부재(150)의 일부는, 엔드부(EE, 또는 제1 엔드 블록 E1)에 둘러싸여 있고, 상기 부쉬 부재(150)의 다른 일부는 엔드부(EE)의 외부(또는 제1 엔드 블록 E1의 외부)로 노출되어 있다. 즉, 상기 부쉬 부재(150)는 엔드부(EE)의 내부(또는 제1 엔드 블록 E1의 내부)에 둘러싸여 있는 고정부(151)와, 엔드부(EE, 또는 제1 엔드 블록 E1)으로부터 노출된 노출부(155)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 부쉬 부재(150)는, 길이 방향을 따라 양단의 고정부(151)를 포함할 수 있고, 상기 양단의 고정부(151) 사이의 노출부(155)를 포함할 수 있다.
상기 엔드부(EE)는, 상기 고정부(151)를 통하여 부쉬 부재(150)의 위치를 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 상기 엔드부(EE)는, 상기 노출부(155)를 통하여 제1 엔드 플레이트(210)와 용접 결합될 수 있다. 상기 노출부(155)는 엔드부(EE)의 용접 홀(H)을 통하여 엔드부(EE)의 외측을 향하여 노출되며, 제1 엔드 플레이트(210)와 맞닿도록 겹쳐지게 배치된 후, 레이저 용접을 통하여 제1 엔드 블록(E1)과 제1 엔드 플레이트(210) 간의 용접 위치를 제공할 수 있다. 상기 부쉬 부재(150)는, 금속 소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 엔드 플레이트(210)와 같은 금속 소재로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 부쉬 부재(150)는 스틸 소재로 형성될 수 있다.
상기 부쉬 부재(150)는, 제1 엔드 블록(E1)과 함께 일체적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 부쉬 부재(150)는, 인서트 사출에 의해 제1 엔드 블록(E1)과 함께 형성될 수 있다. 상기 부쉬 부재(150)와 제1 엔드 블록(E1)은 서로 이종 소재로 형성될 수 있으며, 서로 이종 소재로 형성되는 부쉬 부재(150)와 제1 엔드 블록(E1)은, 인서트 사출에 의해 일체적으로 형성될 수 있다. 상기 부쉬 부재(150)와 함께, 출력 단자 시트(110)도, 인서트 사출에 의해 제1 엔드 블록(E1)과 함께 일체적으로 형성될 수 있다. 여기서, 일체적으로 형성된다는 것은, 물리적으로 손상됨이 없이 서로 분리되지 않는다는 것을 의미할 수 있고, 인서트 사출에 의해 제1 엔드 블록(E1)에 둘러싸인 상태로 형성된 부쉬 부재(150) 및 출력 단자 시트(110)는, 부쉬 부재(150), 출력 단자 시트(110) 또는 제1 엔드 블록(E1)의 손상이 없이는 제1 엔드 블록(E1)으로부터 분리되지 않을 수 있다. 상기 부쉬 부재(150) 또는 출력 단자 시트(110)가 제1 엔드 블록(E1)에 둘러싸여 있다고 할 때, 상기 부쉬 부재(150) 또는 출력 단자 시트(110)의 일부는 제1 엔드 블록(E1)으로부터 노출될 수 있으며, 부쉬 부재(150) 또는 출력 단자 시트(110)의 전부가 제1 엔드 블록(E1)에 묻혀 있다는 것을 의미하지는 않는다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 부쉬 부재(150)는, 노출부(155)를 포함하여 제1 엔드 블록(E1)으로부터 일부가 노출되며, 상기 출력 단자 시트(110)는, 출력 단자(미도시)와의 결합을 위해 일부가 제1 엔드 블록(E1)으로부터 노출될 수 있다.
상기 제1 엔드 블록(E1)의 외측에는 제1 엔드 플레이트(210)가 배치될 수 있다. 상기 제1 엔드 플레이트(210)는, 제1 엔드 블록(E1)과 달리, 금속 소재로 형성될 수 있다. 상기 제1 엔드 플레이트(210)는, 배터리 팩을 구성하는 다수의 배터리 셀(B)을 구조적으로 결속시키는 역할을 할 수 있으며, 이를 위해, 구조적인 강성과 함께 탄성을 갖는 금속 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 엔드 플레이트(210)는, 스틸 소재로 형성될 수 있다. 상기 제1 엔드 플레이트(210)는, 다수의 배터리 셀(B)을 견고하게 결속시키며, 배터리 셀(B)의 스웰링에 대응하여 탄성 복원력을 제공할 수 있고, 배터리 셀(B)의 스웰링을 억제하고 배터리 셀(B)의 형상 변형에 따른 전기적인 특성 저하를 방지할 수 있다.
상기 제1 엔드 플레이트(210)에는 강성 보강을 위해 각인된 형태의 강도 보강부(210a)가 형성될 수 있다. 상기 강도 보강부(210a)는 제1 엔드 플레이트(210)의 일면에서는 양각된 형태를 갖고, 제1 엔드 플레이트(210)의 타면에서는 음각된 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 엔드 플레이트(210)는, 베이스부(211)와, 베이스부(211)의 양편 가장자리에서 베이스부(211)로부터 절곡된 사이드 벤딩부(215)를 포함할 수 있다. 상기 베이스부(211)는 배터리 셀(B)과 마주하는 위치에서 일 방향(Z1 방향)을 따라 배열된 배터리 셀(B)에 대해 결속력을 제공할 수 있다. 상기 사이드 벤딩부(215)는 상기 베이스부(211)의 양편에 형성되어, 제1 엔드 블록(E1)에 결합될 수 있다. 상기 사이드 벤딩부(215)는 제1 엔드 블록(E1)의 양편 가장자리를 둘러싸도록 쌍으로 형성될 수 있고, 제1 엔드 블록(E1)의 양편 가장자리에 쌍으로 형성된 부쉬 부재(150)와 각각 용접 결합될 수 있다. 상기 부쉬 부재(150)는 제1 엔드 플레이트(210)와의 용접을 위해, 제1 엔드 블록(E1)으로부터 외측을 향하여 노출된 노출부(155)를 포함할 수 있고, 상기 제1 엔드 블록(E1)의 외측에 배치되는 제1 엔드 플레이트(210)의 사이드 벤딩부(215)는, 제1 엔드 블록(E1)의 양편 가장자리에서 부쉬 부재(150)의 노출부(155)를 둘러싸면서 노출부(155)와 용접 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 엔드 플레이트(210)의 사이드 벤딩부(215)와 부쉬 부재(150)의 노출부(155)는 레이저 용접될 수 있고, 레이저 용접 외의 다양한 용접에 의해 용접부를 형성할 수 있다.
도 7에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 엔드 플레이트(210)는 배터리 셀의 배열 방향(Z1)을 따라 전면을 향하여 배치된 베이스부(211)와 베이스부(211)의 양편 가장자리에서 베이스부(211)로부터 절곡된 사이드 벤딩부(215)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 부쉬 부재(150)의 노출부(155)는, 사이드 벤딩부(215) 중에서 베이스부(211)와 나란한 제1 부분을 향하여 전면으로 노출되며, 상기 사이드 벤딩부(215) 중에서 제1 부분의 외측에서 배터리 셀의 배열 방향(Z1)을 따라 절곡된 제2 부분은 상기 엔드부(EE)의 측면을 덮고, 배터리 셀의 배열 방향(Z1)을 따라 연장되는 사이드 플레이트(300)와 용접될 수 있다.
상기 사이드 플레이트(300)는, 상기 제1 엔드 플레이트(210)와 함께, 다수의 배터리 셀(B)의 둘레를 따라 연장되어 다수의 배터리 셀(B)을 둘러싸서 구조적으로 결속시키며, 배터리 셀(B)의 스웰링을 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 엔드 플레이트(210)는, 일 방향(Z1 방향)을 따라 제1 배터리 셀(B1)의 외부에 배치되며, 상기 일 방향(Z1 방향)과 교차하는 방향을 따라 상기 배터리 셀(B)의 외부에는 사이드 플레이트(300)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 부쉬 부재(150) 상에서, 상기 사이드 플레이트(300)와 제1 엔드 플레이트(210)가 서로 결합되어 다수의 배터리 셀(B)의 둘레를 따라 배터리 셀(B)을 둘러쌀 수 있다.
상기 사이드 플레이트(300)는 금속 소재로 형성될 수 있으며, 스틸 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 부쉬 부재(150)와, 상기 부쉬 부재(150) 상에 용접 결합되는 제1 엔드 플레이트(210) 및 사이드 플레이트(300)는, 같은 금속 소재로 형성될 수 있으며, 스틸 소재로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1 배터리 셀(B)을 절연하는 구성과, 다수의 배터리 셀(B)을 결속하기 위해 구조적인 강성을 제공하는 구성과, 제1 엔드 플레이트(E1)와의 용접 위치를 제공하는 구성이 일체화된 부품 형태로 마련됨으로써, 구성 부품의 개수가 감소하고 조립 공정이 절감되어 제조 단가가 낮아지는 배터리 팩이 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 엔드 블록(E1)은, 내측의 프레임부(EF)를 통하여 제1 배터리 셀(B1)을 절연 및 보호할 수 있으며, 외측의 엔드부(EE)를 통하여 다수의 배터리 셀(B)을 견고하게 결속하기에 충분한 강성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 제1 엔드 블록(E1)은 제1 엔드 블록(E1)과 일체로 형성된 부쉬 부재(150)를 이용하여 제1 엔드 플레이트(210)와의 용접 위치를 제공할 수 있다. 본 발명에서 부쉬 부재(150)와 일체로 형성된 제1 엔드 블록(E1)은, 상기한 바와 같은 서로 다른 기능을 복합적으로 수행하기 위한 단일 부품의 형태로 제공될 수 있으며, 본 발명에 의하면, 구성 부품의 개수가 감소하고, 이에 따라 조립 공정의 개수로 감축되며, 결과적으로, 전체 배터리 팩의 제조 단가가 낮아질 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 방향(Z1 방향)을 따라 일단부 측에는 제1 배터리 셀(B1)을 사이에 개재하고 제1 프레임(F1) 및 제1 엔드 블록(E1)이 서로 결합될 수 있고, 제1 엔드 블록(E1)은 외측의 제1 엔드 플레이트(210)와 결합될 수 있다. 일 방향(Z1 방향)을 따라 타단부 측에는 제2 배터리 셀(B2)을 사이에 개재하고 제2 프레임(F2) 및 제2 엔드 블록(E2)이 서로 결합될 수 있고, 제2 엔드 블록(E2)은 외측의 제2 엔드 플레이트(220)와 결합될 수 있다. 일단부 측의 제1 엔드 블록(E1) 및 제1 엔드 플레이트(210)와, 타단부 측의 제2 엔드 블록(E2) 및 제2 엔드 플레이트(220)는, 서로 대칭적인 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2 엔드 블록(E2) 및 제2 엔드 플레이트(220)에 관한 구체적인 기술적 사항은, 앞서 설명된 제1 엔드 블록(E1) 및 제1 엔드 플레이트(210)에 대해 설명된 바와 유사하며, 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
B: 배터리 셀 B1: 제1 배터리 셀
PI: 내측 면 PO: 외측 면
B2: 제2 배터리 셀 V: 셀 벤트
10: 배터리 셀의 전극 15: 버스 바
15a: 절곡부 F: 프레임
F1: 제1 프레임 F2: 제2 프레임
FA: 수용부 W: 격벽
FS: 프레임의 지지부 FSB: 버스 바 지지부
FSC: 기판 지지부 GR: 가이드 리브
C: 배선 기판 S: 센싱부
SI: 입력 포트 SO: 출력 포트
SC: 연결부 E1: 제1 엔드 블록
E2: 제2 엔드 블록 EF: 프레임부
EE: 엔드부 GW: 가이드 벽
H: 용접 홀 RR; 보강 리브
110: 출력 단자 시트 150: 부쉬 부재
151: 고정부 155: 노출부
210: 제1 엔드 플레이트 220: 제2 엔드 플레이트
211: 베이스부 215; 사이드 벤딩부
300: 사이드 플레이트

Claims (21)

  1. 다수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀 중 최외곽에 배치된 제1 배터리 셀의 외부에 배치되는 제1 엔드 플레이트; 및
    상기 제1 엔드 플레이트와 제1 배터리 셀 사이에 배치되는 플라스틱 소재의 제1 엔드 블록을 포함하고,
    상기 제1 엔드 블록은,
    상기 제1 배터리 셀과 마주하는 내측에 형성되며, 상기 제1 배터리 셀의 모서리를 둘러싸는 프레임부; 및
    상기 제1 배터리 셀과 반대되는 외측에 형성되며, 금속 소재의 부쉬 부재를 둘러싸는 엔드부를 포함하되,
    상기 부쉬 부재는, 상기 엔드부에 둘러싸여 있는 고정부와, 상기 엔드부로부터 노출되어 상기 제1 엔드 플레이트와 용접부를 형성하는 노출부를 포함하며,
    상기 부쉬 부재의 길이 방향을 따라,
    상기 부쉬 부재의 양단부에는 상기 부쉬 부재의 고정부와 상기 엔드부 사이의 결합면이 형성되고,
    상기 부쉬 부재의 양단부 사이의 중앙 위치에는 상기 부쉬 부재의 노출부와 상기 제1 엔드 플레이트 사이의 용접부가 형성되는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀을 개재하여 서로 마주하게 결합되는 다수의 프레임을 더 포함하고,
    상기 프레임 중 최외곽에 배치된 제1 프레임은, 상기 제1 배터리 셀을 개재하여 상기 프레임부와 마주하게 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임부는, 상기 제1 배터리 셀의 주된 면 중에서 외측 면 및 상기 외측 면과 접하는 모서리를 둘러싸며,
    상기 제1 프레임은, 상기 제1 배터리 셀의 주된 면 중에서 내측 면 및 상기 내측 면과 접하는 모서리를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 상부에는 셀 벤트가 형성되고,
    상기 프레임부에서 상기 셀 벤트와 대응되는 위치에는 가이드 벽이 형성되며,
    상기 제1 프레임에서 상기 셀 벤트와 대응되는 위치에는 가이드 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀을 사이에 개재하고 상기 프레임부와 제1 프레임이 결합됨에 따라, 상기 프레임부의 가이드 벽 및 상기 제1 프레임의 가이드 리브가 서로 연결되어 상기 제1 배터리 셀의 셀 벤트를 온전하게 둘러싸는 배기 경로가 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드 블록은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부쉬 부재는 상기 제1 엔드 블록과 함께 인서트 사출로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부쉬 부재는, 상기 엔드부의 양편 가장자리에 쌍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부쉬 부재는, 체결부재가 끼워지도록 내부가 비워진 중공의 원통 기둥 부재인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 부쉬 부재의 노출부는, 상기 제1 엔드 플레이트와 마주하도록 상기 엔드부의 외측을 향하여 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 엔드부에는, 상기 배터리 팩의 출력 단자가 끼워지기 위한 출력 단자 시트가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 출력 단자 시트는 금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 부쉬 부재와 출력 단자 시트는 각각 쌍으로 형성되며, 상기 부쉬 부재의 쌍은, 상기 출력 단자 시트의 쌍의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 부쉬 부재와 출력 단자 시트는, 상기 부쉬 부재의 연장 방향을 따라 서로 다른 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 부쉬 부재의 길이 방향을 따라 부쉬 부재의 최상부는, 상기 출력 단자 시트의 최상부 보다 아래에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 엔드부에는, 강도 보강을 위한 보강 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔드 플레이트는 배터리 셀의 배열 방향을 따라 전면을 향하여 배치된 베이스부와 베이스부의 양편 가장자리에서 베이스부로부터 절곡된 사이드 벤딩부를 포함하고,
    상기 부쉬 부재의 노출부는 사이드 벤딩부 중에서 베이스부와 나란한 제1 부분을 향하여 전면으로 노출되며, 상기 사이드 벤딩부 중에서 제1 부분의 외측에서 배터리 셀의 배열 방향을 따라 절곡된 제2 부분은 상기 엔드부의 측면을 덮고, 배터리 셀의 배열 방향을 따라 연장되는 사이드 플레이트와 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 일 방향을 따라 배열되고,
    상기 제1 엔드 플레이트는 상기 일 방향을 따라 제1 배터리 셀의 외부에 배치되며,
    상기 일 방향과 교차하는 방향을 따라 상기 배터리 셀의 외부에는 사이드 플레이트가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  21. 삭제
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