KR102175940B1 - 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 배터리 모듈을 수용하는 케이스 본체 및 케이스 본체와 용접 결합되어 배터리 모듈을 패키징하는 케이스 커버를 포함하는 팩 케이스 및 팩 케이스의 케이스 본체에 마련되며, 용접 결합의 정확도를 확인하기 위한 적어도 하나의 용접성 확인 가이더를 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.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 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 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
종래 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 패키징하는 팩 케이스를 포함하여 구성되며, 팩 케이스는 배터리 모듈을 수용하는 케이스 본체 및 케이스 본체와 용접 결합되어 배터리 모듈을 패키징하는 케이스 커버를 포함하여 구성된다.
종래 배터리 팩에서, 이러한 용접 결합에 따른 용접성은 팩 케이스의 밀봉력과 연결되기에, 용접 공정 시 케이스 본체와 케이스 커버 사이의 용접성 확인은 공정의 중요한 요소이다.
종래 용접성 확인은 케이스 본체와 케이스 커버 사이의 용접면의 녹아 내려간 높이 확인을 통해 이루어지는데, 이러한 높이 확인은 별도의 센서 등의 장비를 통해 수행된다.
그러나, 이러한 별도의 센서 등의 장비를 통한 용접성 확인은 용접 결합 작업 이후 추후 별도의 공정으로 진행되기에, 공정 설비 구성 추가에 따른 비용이 증가하며, 공정 시간이 늘어나는 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 팩에서, 이러한 용접성 확인의 경우, 모든 용접면이 동일하게 녹아 내려오지 않기에, 센서 등을 통한 작업자의 정성적 판단만으로는 정확한 치수 판단이 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 팩 케이스의 용접 결합 시 용접성을 보다 간편하게 확인할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 팩 케이스의 용접 결합 시 용접성에 대한 정량적 판단을 수행할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈을 수용하는 케이스 본체 및 상기 케이스 본체와 용접 결합되어 상기 배터리 모듈을 패키징하는 케이스 커버를 포함하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 상기 케이스 본체에 마련되며, 상기 용접 결합의 정확도를 확인하기 위한 적어도 하나의 용접성 확인 가이더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 케이스 커버는, 상기 용접 결합을 통해 상기 케이스 본체의 상부 테두리와 결합되며, 상기 적어도 하나의 용접성 확인 가이더는, 상기 케이스 본체의 상부 테두리에 형성될 수 있다.
상기 케이스 커버는, 상기 용접 결합에 따라 상기 케이스 본체의 하측을 따라 높이 및 기울기 중 적어도 하나가 변화되며, 상기 적어도 하나의 용접성 확인 가이더는, 상기 케이스 커버의 변화된 높이 및 기울기를 사용자 육안으로 확인 가능하게 가이드할 수 있다.
상기 적어도 하나의 용접성 확인 가이더는, 상기 케이스 본체의 수평 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 복수 개의 치수 각인부들로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들은, 상기 케이스 본체의 상하 방향을 따라 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들은, 서로 다른 적어도 2개의 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
서로 다른 길이를 갖는 치수 각인부들은, 상호 교대로 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들은, 상기 케이스 본체에 소정 깊이를 갖게 형성되는 치수 각인 홈들로 구비될 수 있다.
상기 용접성 확인 가이더는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 용접성 확인 가이더들은, 상기 케이스 본체의 상부 테두리를 따라 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예들에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 팩 케이스의 용접 결합 시 용접성을 보다 간편하게 확인할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 팩 케이스의 용접 결합 시 용접성에 대한 정량적 판단을 수행할 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 케이스의 케이스 본체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 케이스 본체의 측면도이다.
도 4는 도 3의 케이스 본체의 A 부분의 확대도이다.
도 5는 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스를 용접 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 용접 결합 시 용접성 확인 가이더를 통한 용접 품질 확인을 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 케이스의 케이스 본체의 사시도이며, 도 3은 도 2의 케이스 본체의 측면도이며, 도 4는 도 3의 케이스 본체의 A 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 팩(10)은, 에너지원으로서, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 자동차에 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 배터리 팩(10)은 가정용 또는 산업용 에너지원으로 마련되는 것도 가능할 수 있다.
이러한 상기 배터리 팩(10)은, 배터리 모듈(100), 팩 케이스(200) 및 용접성 확인 가이더(300)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈(100)은, 적어도 하나 또는 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀은 이차 전지로서, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 배터리 셀은, 이차 전지로서 원통형 또는 각형 이차 전지로 마련되는 것도 가능할 수 있다.
상기 팩 케이스(200)는 상기 배터리 모듈(100)을 패키징하기 위한 것으로서, 케이스 본체(210) 및 케이스 커버(230)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(210)에는 상기 배터리 모듈(100)을 수용할 수 있는 수용 공간이 마련될 수 있다. 이러한 상기 케이스 본체(210)는 후술하는 케이스 커버(230)와 용접 결합되어 상기 배터리 모듈(100)을 패키징할 수 있다.
이러한 상기 용접 결합은 상기 케이스 본체(210)의 상측, 구체적으로, 상기 케이스 본체(210)의 상부 테두리(215)에서 이루어질 수 있다. 상기 용접 결합을 통해, 상기 팩 케이스(200) 내부를 밀봉시킬 수 있다.
상기 케이스 커버(230)는 상기 케이스 본체(210)의 상측을 커버하며, 상기 케이스 본체(210)와 상기 용접 결합을 통해 연결되어 상기 케이스 본체(210)와 함께 상기 배터리 모듈(100)을 패키징할 수 있다. 구체적으로, 상기 케이스 커버(230)는 상기 케이스 본체(210)의 상부 테두리(215)와 용접 결합될 수 있다.
상기 용접성 확인 가이더(300)는 상기 용접 결합의 용접성 등의 상기 용접 결합의 정확도를 확인하기 위한 것으로서, 상기 팩 케이스(200)의 상기 케이스 본체(210)에 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 용접성 확인 가이더(300)는 상기 케이스 본체(210)의 상부 테두리(215)에 형성될 수 있다.
상기 용접성 확인 가이더(300)는 작업자 등의 사용자 육안 확인을 통해 상기 용접성 등의 용접 결합의 정확도를 확인 가능하게 가이드할 수 있다. 구체적으로, 상기 용접성 확인 가이더(300)는 상기 케이스 본체(210)와 상기 케이스 커버(230)의 용접 시 상기 케이스 본체(210)의 용접부의 녹아 내림에 따른 상기 케이스 커버(230)의 변화된 높이 및 기울기 등을 사용자 육안으로 확인 가능하게끔 가이드할 수 있다.
이러한 상기 용접성 확인 가이더(300)는, 복수 개로 마련될 수 있으며, 상기 복수 개의 용접성 확인 가이더들(300)은, 상기 케이스 본체(210)의 상기 상부 테두리(215)를 따라 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 용접성 확인 가이더들(300)은, 각각, 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)로 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)는 상기 케이스 본체(210)의 수평 방향을 따라 소정 길이로 형성될 수 있으며, 상기 케이스 본체(210)의 상하 방향을 따라 소정 거리 이격 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)는 상기 케이스 본체(210)로부터 소정 깊이를 갖는 형성되는 치수 각인 홈들로 구비될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자 육안 확인을 용이할 수 있는 돌출된 형상으로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)은 상기 케이스 본체(210)의 상하 방향에 따른 총 폭 길이(W)는 상기 용접 결합 시 상기 용접 결합의 정확도를 담보하는 지표일 수 있는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 사용자 등은, 상기 용접 결합 시 상기 용접에 따라 하측으로 내려온 상기 케이스 커버(230)의 저부 위치가 상기 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)의 상하 방향에 따른 총 폭 길이 사이에 위치될 경우, 상기 밀봉력을 보장하는 용접이 이루어진 것으로 판단할 수 있다.
상기 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)은 상기 케이스 본체(210)의 수평 방향에서 서로 다른 적어도 2개의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 아울러, 상기 서로 다른 길이를 갖는 치수 각인부들(310, 330)은 상기 케이스 본체(210)의 상하 방향에서 상호 교대로 배치될 수 있다. 이는, 상기 사용자 육안 확인 시 사용자 시인력을 보다 더 증대시킬 수 있게 하기 위함이다.
이하에서는, 상기 복수 개의 치수 각인부들(310, 330)로 구비되는 상기 용접성 확인 가이더(300)를 통한 용접성 확인 매커니즘에 대해 보다 구체적으로 살펴 본다.
도 5는 도 1의 배터리 팩의 팩 케이스를 용접 결합을 설명하기 위한 도면이며, 도 6 내지 도 8은 도 5의 용접 결합 시 용접성 확인 가이더를 통한 용접 품질 확인을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)에서, 상기 팩 케이스(200)의 상기 케이스 본체(210)와 상기 케이스 커버(230)의 용접 결합 시, 상기 케이스 커버(230)는 상기 용접이 수행됨에 따라 상기 케이스 본체(210)의 하측을 향해 높이 및 기울기 중 적어도 하나가 변화되며 내려올 수 있다.
여기서, 상기 작업자 등의 상기 사용자는 상기 용접성 확인 가이더(300)를 통해 상기 케이스 커버(230)의 변화된 위치를 보다 간편하게 확인할 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 상기 케이스 커버(230)의 변화된 위치를 상기 용접성 확인 가이더(300)를 통해 사용자 육안으로 확인하는 것을 통해 상기 용접성의 정확도를 보다 간편히 확인할 수 있다.
예로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 작업자 등의 상기 사용자는, 상기 케이스 커버(230)의 내려온 높이(h)가 상기 용접성 확인 가이더(300)의 총 폭(W, 도 4 참조) 사이에 위치하고, 수평 선상에서 상기 케이스 커버(230)가 상기 용접성 확인 가이더(300)의 상기 치수 각인부들(310, 330)의 수평 길이와 나란하게 될 경우, 상기 용접 결합이 제대로 이루어졌음을 확인할 수 있다.
상기 용접 결합이 불량인 케이스는 다음과 같다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 케이스 커버(230)의 내려온 높이(h1)가 상기 용접성 확인 가이더(300)의 상기 치수 각인부들(310, 330)의 최상단보다 위쪽에 있다면, 상기 사용자는 이를 육안으로 판단하여 상기 용접 결합이 불량임을 확인할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 케이스 커버(230)가 상기 용접성 확인 가이더(300)의 상기 치수 각인부들(310, 330)에 대해 소정의 기울기(θ)를 갖도록 배치될 경우, 상기 사용자는 이를 육안으로 판단하여 상기 용접 결합이 불량임을 확인할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 이러한 상기 용접성 확인 가이더(300)를 통해 상기 작업자 등의 사용자 육안 확인만으로도 상기 팩 케이스(200)의 용접 결합의 정확도를 확인할 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는, 사용자 육안을 통해 상기 용접성 확인 가이더(300)의 상하 방향 폭 길이 범위 내에 상기 케이스 커버(300)의 하단부 배치 여부 및 상기 용접성 확인 가이더(300)에 대한 상기 케이스 커버(300)의 하단부의 기울기 등을 확인하는 것을 통해 상기 용접 결합의 정확도를 명확히 판별할 수 있기에, 상기 용접성 확인 가이더(300)를 통해 상기 용접 결합의 정확도에 대한 정량적 판단 또한 가능할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에서는, 상기 팩 케이스(200)의 상기 케이스 본체(210)에 마련되는 상기 용접성 확인 가이더(300)를 통해 상기 용접 결합 공정 시 작업자 등의 사용자 육안으로 상기 팩 케이스(200)의 용접성을 바로 확인 가능하기에, 상기 용접성 확인을 위한 별도의 센서 등의 장비를 통한 추후 확인 공정이 요구되지 않는다. 그러므로, 본 실시예에서는, 별도의 용접 확인 공정 설비 구성 추가에 따른 비용 및 전체 공정 시간을 현저히 줄일 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 팩 케이스(200)의 용접 결합 시 용접성을 보다 간편하게 확인할 수 있는 배터리 팩(10) 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
아울러, 이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 팩 케이스(200)의 용접 결합 시 용접성에 대한 정량적 판단을 수행할 수 있는 배터리 팩(10) 및 이를 포함하는 자동차를 제공할 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.
10: 배터리 팩
100: 배터리 모듈
200: 팩 케이스
210: 케이스 본체
215: 상부 테두리
230: 케이스 커버
300: 용접성 확인 가이더
310, 330: 치수 각인부

Claims (10)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈을 수용하는 케이스 본체 및 상기 케이스 본체와 용접 결합되어 상기 배터리 모듈을 패키징하는 케이스 커버를 포함하는 팩 케이스; 및
    상기 팩 케이스의 상기 케이스 본체에 마련되며, 상기 용접 결합의 정확도를 확인하기 위한 적어도 하나의 용접성 확인 가이더;를 포함하며,
    상기 케이스 커버는,
    상기 용접 결합을 통해 상기 케이스 본체의 상부 테두리와 결합되며,
    상기 적어도 하나의 용접성 확인 가이더는,
    상기 케이스 본체의 상부 테두리에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 커버는,
    상기 용접 결합에 따라 상기 케이스 본체의 하측을 따라 높이 및 기울기 중 적어도 하나가 변화되며,
    상기 적어도 하나의 용접성 확인 가이더는,
    상기 케이스 커버의 변화된 높이 및 기울기를 사용자 육안으로 확인 가능하게 가이드하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 용접성 확인 가이더는,
    상기 케이스 본체의 수평 방향을 따라 소정 길이로 형성되는 복수 개의 치수 각인부들로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 치수 각인부들은,
    상기 케이스 본체의 상하 방향을 따라 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 치수 각인부들은,
    서로 다른 적어도 2개의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    서로 다른 길이를 갖는 치수 각인부들은,
    상호 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 치수 각인부들은,
    상기 케이스 본체에 소정 깊이를 갖게 형성되는 치수 각인 홈들로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용접성 확인 가이더는,
    복수 개로 구비되며,
    상기 복수 개의 용접성 확인 가이더들은,
    상기 케이스 본체의 상부 테두리를 따라 소정 거리 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 따른 적어도 하나의 배터리 팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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